2024/10/09 更新

写真a

シモジマ タカヒロ
下志万 貴博
SHIMOJIMA Takahiro
所属
大学院理学研究科 理学専攻 物理学第一 教授
大学院担当
大学院理学研究科
学部担当
理学部 物理学科
職名
教授
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研究キーワード 6

  1. 超高速時間分解電子顕微鏡

  2. 超高速時間分解電子回折

  3. 角度分解光電子分光

  4. 強相関電子系

  5. 光物性物理

  6. 先端電子分光

研究分野 3

  1. 自然科学一般 / 磁性、超伝導、強相関系

  2. ナノテク・材料 / 応用物理一般  / 超高速電子顕微鏡

  3. 自然科学一般 / 半導体、光物性、原子物理  / 光物性

経歴 7

  1. 名古屋大学   大学院理学研究科 物理学教室   教授

    2024年4月 - 現在

  2. 特定国立研究開発法人理化学研究所   創発物性科学研究センター   上級研究員

    2022年4月 - 2024年3月

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    国名:日本国

  3. 特定国立研究開発法人理化学研究所   創発物性科学研究センター   研究員

    2017年2月 - 2022年3月

  4. 東京大学   大学院工学系研究科 附属量子相エレクトロニクス研究センター   助教

    2014年4月 - 2017年1月

  5. 東京大学   大学院工学系研究科 物理工学専攻   助教

    2010年4月 - 2014年3月

  6. 東京大学   物性研究所   特任研究員

    2009年4月 - 2010年3月

  7. 東京大学   物性研究所   日本学術振興会特別研究員PD

    2008年4月 - 2009年3月

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学歴 3

  1. 東京大学   大学院工学系研究科   物理工学専攻 博士課程

    2005年4月 - 2008年3月

  2. 東京大学   大学院工学系研究科   物理工学専攻 修士課程

    2003年4月 - 2005年3月

  3. 法政大学   工学部   電気電子工学科

    1999年4月 - 2003年3月

所属学協会 3

  1. 日本顕微鏡学会

    2020年5月 - 現在

  2. 日本放射光学会

    2004年3月 - 現在

  3. 日本物理学会

    2003年4月 - 現在

委員歴 3

  1. 日本顕微鏡学会   第80回学術講演会 プログラム委員  

    2023年8月 - 現在   

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    団体区分:学協会

  2. 高温超伝導フォーラム   幹事  

    2020年1月 - 2022年9月   

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    団体区分:学協会

  3. 日本物理学会   領域8 運営委員  

    2017年10月 - 2018年9月   

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    団体区分:学協会

受賞 7

  1. 東レ科学技術研究助成

    2024年3月   公益財団法人 東レ科学振興会  

  2. 風戸賞

    2024年3月   公益財団法人 風戸研究奨励会  

  3. 理事長感謝状

    2024年3月   国立研究開発法人 理化学研究所  

  4. 理事長感謝状

    2023年8月   国立研究開発法人 理化学研究所  

  5. 日本顕微鏡学会学会賞(瀬藤賞)

    2023年6月   日本顕微鏡学会  

  6. The 9th CEMS Award

    2022年4月   国立研究開発法人 理化学研究所  

  7. 理研梅峰賞

    2022年3月   国立研究開発法人 理化学研究所  

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論文 72

  1. Unusual photoinduced crystal structure dynamics in TaTe<sub>2</sub> with double zigzag chain superstructure 査読有り

    J. Koga, Y. Chiashi, A. Nakamura, T. Akiba, H. Takahashi, T. Shimojima, S. Ishiwata, K. Ishizaka

    Applied Physics Express   17 巻 ( 4 ) 頁: 042007 - 042007   2024年4月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:IOP Publishing  

    Abstract

    Transition metal dichalcogenides with superperiodic lattice distortions have been widely investigated as the platform of ultrafast structural phase manipulations. Here we performed ultrafast electron diffraction on RT TaTe<sub>2</sub>, which exhibits a peculiar double zigzag chain pattern of Ta atoms. From the time-dependent electron diffraction pattern, we revealed a photoinduced change in the crystal structure occurring within &lt;0.5 ps, although there is no corresponding high-temperature equilibrium phase. We further clarified the slower response (∼1.5 ps) reflecting the lattice thermalization. Our result suggests the unusual ultrafast crystal structure dynamics specific to the non-equilibrium transient process in TaTe<sub>2</sub>.

    DOI: 10.35848/1882-0786/ad3b61

    その他リンク: https://iopscience.iop.org/article/10.35848/1882-0786/ad3b61/pdf

  2. Development and applications of ultrafast transmission electron microscopy 招待有り 査読有り

    T Shimojima, A Nakamura, K Ishizaka

    Microscopy (Special issue paper)     頁: dfad021   2023年3月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1093/jmicro/dfad021

  3. Characterizing an Optically Induced Sub-micrometer Gigahertz Acoustic Wave in a Silicon Thin Plate 査読有り

    Asuka Nakamura, Takahiro Shimojima, Kyoko Ishizaka

    Nano Letters   23 巻 ( 7 ) 頁: 2490 - 2495   2023年3月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:American Chemical Society (ACS)  

    DOI: 10.1021/acs.nanolett.2c03938

  4. Development of five-dimensional scanning transmission electron microscopy 査読有り

    T. Shimojima, A. Nakamura, K. Ishizaka

    Review of Scientific Instruments   94 巻 ( 2 ) 頁: 023705 - 023705   2023年2月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:AIP Publishing  

    By combining the scanning transmission electron microscopy with the ultrafast optical pump–probe technique, we improved the time resolution by a factor of ∼10<sup>12</sup> for the differential phase contrast and convergent-beam electron diffraction imaging. These methods provide ultrafast nanoscale movies of physical quantities in nano-materials, such as crystal lattice deformation, magnetization vector, and electric field. We demonstrate the observations of the photo-induced acoustic phonon propagation with an accuracy of 4 ps and 8 nm and the ultrafast demagnetization under zero magnetic field with 10 ns and 400 nm resolution, by utilizing these methods.

    DOI: 10.1063/5.0106517

  5. Visualizing optically-induced strains by five-dimensional ultrafast electron microscopy. 査読有り

    A. Nakamura, T. Shimojima, K. Ishizaka

    Faraday Discussion   237 巻   頁: 27 - 39   2022年3月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1039/d2fd00062h.

  6. Ultrafast optical stress on BaFe2As2 査読有り

    Takeshi Suzuki, Yuya Kubota, Asuka Nakamura, Takahiro Shimojima, Kou Takubo, Suguru Ito, Kohei Yamamoto, Shoya Michimae, Hikaru Sato, Hidenori Hiramatsu, Hideo Hosono, Tadashi Togashi, Makina Yabashi, Hiroki Wadati, Iwao Matsuda, Shik Shin, Kozo Okazaki

    Physical Review Research   3 巻 ( 3 )   2021年9月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:American Physical Society (APS)  

    DOI: 10.1103/physrevresearch.3.033222

    その他リンク: http://harvest.aps.org/v2/journals/articles/10.1103/PhysRevResearch.3.033222/fulltext

  7. Discovery of mesoscopic nematicity wave in iron-based superconductors 査読有り

    T. Shimojima, Y. Motoyui, T. Taniuchi, C. Bareille, S. Onari, H. Kontani, M. Nakajima, S. Kasahara, T. Shibauchi, Y. Matsuda, S. Shin

    Science   373 巻 ( 6559 ) 頁: 1122 - 1125   2021年9月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:American Association for the Advancement of Science (AAAS)  

    DOI: 10.1126/science.abd6701

  8. Nano-to-micro spatiotemporal imaging of magnetic skyrmion's life cycle. 査読有り 国際誌

    Takahiro Shimojima, Asuka Nakamura, Xiuzhen Yu, Kosuke Karube, Yasujiro Taguchi, Yoshinori Tokura, Kyoko Ishizaka

    Science advances   7 巻 ( 25 )   2021年6月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Magnetic skyrmions are self-organized topological spin textures that behave like particles. Because of their fast creation and typically long lifetime, experimental verification of skyrmion's creation/annihilation processes has been challenging. Here, we successfully track skyrmion dynamics in defect-introduced Co9Zn9Mn2 by using pump-probe Lorentz transmission electron microscope. Following the nanosecond photothermal excitation, we resolve 160-nm skyrmion's proliferation at <1 ns, contraction at 5 ns, drift from 10 ns to 4 μs, and coalescence at ~5 μs. These motions relay the multiscale arrangement and relaxation of skyrmion clusters in a repeatable cycle of 20 kHz. Such repeatable dynamics of skyrmions, arising from the weakened but still persistent topological protection around defects, enables us to visualize the whole life of the skyrmions and demonstrates the possible high-frequency manipulations of topological charges brought by skyrmions.

    DOI: 10.1126/sciadv.abg1322

    PubMed

  9. Finite-element simulation of photoinduced strain dynamics in silicon thin plates 査読有り 国際誌

    A. Nakamura, T. Shimojima, K. Ishizaka

    STRUCTURAL DYNAMICS-US   8 巻 ( 2 ) 頁: 024103 - 024103   2021年3月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:AMER INST PHYSICS  

    In this paper, we investigate the femtosecond-optical-pulse-induced strain dynamics in relatively thin (100 nm) and thick (10 000 nm) silicon plates based on finite-element simulations. In the thin sample, almost spatially homogeneous excitation by the optical pulse predominantly generates a standing wave of the lowest-order acoustic resonance mode along the out-of-plane direction. At the same time, laterally propagating plate waves are emitted at the sample edge through the open edge deformation. Fourier transformation analysis reveals that the plate waves in the thin sample are mainly composed of two symmetric Lamb waves, reflecting the spatially uniform photoexcitation. In the thick sample, on the other hand, only the near surface region is photo-excited and thus a strain pulse that propagates along the out-of-plane direction is generated, accompanying the laterally propagating pulse-like strain dynamics through the edge deformation. These lateral strain pulses consist of multiple Lamb waves, including asymmetric and higher-order symmetric modes. Our simulations quantitatively demonstrate the out-of-plane and in-plane photoinduced strain dynamics in realistic silicon plates, ranging from the plate wave form to pulse trains, depending on material parameters such as sample thickness, optical penetration depth, and sound velocity.

    DOI: 10.1063/4.0000059

    Web of Science

    PubMed

  10. Nanoscale Imaging of Unusual Photoacoustic Waves in Thin Flake VTe2 査読有り 国際誌

    Asuka Nakamura, Takahiro Shimojima, Yusuke Chiashi, Manabu Kamitani, Hideaki Sakai, Shintaro Ishiwata, Han Li, Kyoko Ishizaka

    NANO LETTERS   20 巻 ( 7 ) 頁: 4932 - 4938   2020年7月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:AMER CHEMICAL SOC  

    The control of acoustic phonons, which are the carriers of sound and heat, has become the focus of increasing attention because of a demand for manipulating the sonic and thermal properties of nanometric devices. In particular, the photoacoustic effect using ultrafast optical pulses has a promising potential for the optical manipulation of phonons in the picosecond time regime. So far, its mechanism has been mostly based on the commonplace thermoelastic expansion in isotropic media, which has limited applicability. In this study, we investigate a conceptually new mechanism of the photoacoustic effect involving a structural instability that utilizes a transition-metal dichalcogenide VTe2 with a ribbon-type charge-density-wave (CDW). Ultrafast electron microscope imaging and diffraction measurements reveal the generation and propagation of unusual acoustic waves in a nanometric thin plate associated with optically induced instantaneous CDW dissolution. Our results highlight the capability of photoinduced structural instabilities as a source of coherent acoustic waves.

    DOI: 10.1021/acs.nanolett.0c01006

    Web of Science

    PubMed

  11. Switching of band inversion and topological surface states by charge density wave 査読有り 国際誌

    N. Mitsuishi, Y. Sugita, M. S. Bahramy, M. Kamitani, T. Sonobe, M. Sakano, T. Shimojima, H. Takahashi, H. Sakai, K. Horiba, H. Kumigashira, K. Taguchi, K. Miyamoto, T. Okuda, S. Ishiwata, Y. Motome, K. Ishizaka

    NATURE COMMUNICATIONS   11 巻 ( 1 ) 頁: 2466 - 2466   2020年5月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:NATURE PUBLISHING GROUP  

    Topologically nontrivial materials host protected edge states associated with the bulk band inversion through the bulk-edge correspondence. Manipulating such edge states is highly desired for developing new functions and devices practically using their dissipation-less nature and spin-momentum locking. Here we introduce a transition-metal dichalcogenide VTe2, that hosts a charge density wave (CDW) coupled with the band inversion involving V3d and Te5p orbitals. Spin- and angle-resolved photoemission spectroscopy with first-principles calculations reveal the huge anisotropic modification of the bulk electronic structure by the CDW formation, accompanying the selective disappearance of Dirac-type spin-polarized topological surface states that exist in the normal state. Thorough three dimensional investigation of bulk states indicates that the corresponding band inversion at the Brillouin zone boundary dissolves upon the CDW formation, by transforming into anomalous flat bands. Our finding provides a new insight to the topological manipulation of matters by utilizing CDWs' flexible characters to external stimuli. Manipulating topological states by coupled electronic orders is promising for future dissipation-less electronic devices. Here, Mitsuishi et al. report selective vanishing of Dirac-type topological surface states by the formation of coupled charge density wave in a transition-metal dichalcogenide VTe2.

    DOI: 10.1038/s41467-020-16290-w

    Web of Science

    PubMed

  12. Gigahertz-repetition-rate, narrowband-deep-ultraviolet light source for minimization of acquisition time in high-resolution angle-resolved photoemission spectroscopy 査読有り 国際誌

    K. Yoshioka, J. Omachi, M. Sakano, T. Shimojima, K. Ishizaka, M. Kuwata-Gonokami

    REVIEW OF SCIENTIFIC INSTRUMENTS   90 巻 ( 12 ) 頁: 123109 - 123109   2019年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:AMER INST PHYSICS  

    Ultrahigh-repetition-rate (1.1 GHz), deep-ultraviolet coherent light at 208.8 nm is generated by applying an external Fabry-Perot cavity for repetition-rate multiplication to the fourth harmonics of a 10-ps, mode-locked Ti:sapphire laser. Its small pulse energy minimizes the unwanted space charge effect, while its high repetition rate drastically reduces the acquisition time in high-energy resolution angle-resolved photoemission spectroscopy using hemispherical electron analyzers. The absence of the space charge effect in the photoemission spectrum near the Fermi edge of polycrystalline Au at 8 K demonstrates this idea. Published under license by AIP Publishing.

    DOI: 10.1063/1.5124342

    Web of Science

    PubMed

  13. Ultrafast nematic-orbital excitation in FeSe 査読有り 国際誌

    T. Shimojima, Y. Suzuki, A. Nakamura, N. Mitsuishi, S. Kasahara, T. Shibauchi, Y. Matsuda, Y. Ishida, S. Shin, K. Ishizaka

    NATURE COMMUNICATIONS   10 巻 ( 1 ) 頁: 1946 - 1946   2019年4月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:NATURE PUBLISHING GROUP  

    The electronic nematic phase is an unconventional state of matter that spontaneously breaks the rotational symmetry of electrons. In iron-pnictides/chalcogenides and cuprates, the nematic ordering and fluctuations have been suggested to have as-yet-unconfirmed roles in superconductivity. However, most studies have been conducted in thermal equilibrium, where the dynamical property and excitation can be masked by the coupling with the lattice. Here we use femtosecond optical pulse to perturb the electronic nematic order in FeSe. Through time-, energy-, momentum- and orbital-resolved photo-emission spectroscopy, we detect the ultrafast dynamics of electronic nematicity. In the strong-excitation regime, through the observation of Fermi surface anisotropy, we find a quick disappearance of the nematicity followed by a heavily-damped oscillation. This short-life nematicity oscillation is seemingly related to the imbalance of Fe 3d(xz) and d(yz) orbitals. These phenomena show critical behavior as a function of pump fluence. Our real-time observations reveal the nature of the electronic nematic excitation instantly decoupled from the underlying lattice.

    DOI: 10.1038/s41467-019-09869-5

    Web of Science

    PubMed

  14. Ultrafast dissolution and creation of bonds in IrTe2 induced by photodoping (vol 5, eaax2646, 2019) 査読有り 国際共著

    S. Ideta, D. Zhang, A. G. Dijkstra, S. Artyukhin, S. Keskin, R. Cingolani, T. Shimojima, K. Ishizaka, H. Ishii, K. Kudo, M. Nohara, R. J. D. Miller

    SCIENCE ADVANCES   5 巻 ( 3 )   2019年3月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:AMER ASSOC ADVANCEMENT SCIENCE  

    Web of Science

  15. Evaluation of photo-induced shear strain in monoclinic VTe2 by ultrafast electron diffraction 査読有り

    Asuka Nakamura, Takahiro Shimojima, Masatoshi Matsuura, Yusuke Chiashi, Manabu Kamitani, Hideaki Sakai, Shintaro Ishiwata, Han Li, Atsushi Oshiyama, Kyoko Ishizaka

    APPLIED PHYSICS EXPRESS   11 巻 ( 9 )   2018年9月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:IOP PUBLISHING LTD  

    We investigate photo-induced lattice strains of a monoclinic VTe2 thin flake using ultrafast electron diffraction. After photoexcitation by a 190 fs pulse, we observe diffraction intensity oscillations with periods of 35 and 75 ps, which indicate coherent acoustic phonons of two distinct branches. The oscillations of 9 (1) over bar 10 and (9) over bar 10 diffraction intensities have opposite signs, indicating the change of the diffraction angle due to the shear strain. By numerically simulating these diffraction intensities as a function of the monoclinic angle, we evaluate the amplitude of the photo-induced shear strain. (c) 2018 The Japan Society of Applied Physics

    DOI: 10.7567/APEX.11.092601

    Web of Science

  16. Ultrafast dissolution and creation of bonds in IrTe2 induced by photodoping 査読有り 国際誌

    Shin-ichiro Ideta, Dongfang Zhang, Arend G. Dijkstra, Sergey Artyukhin, Sercan Keskin, Roberto Cingolani, Takahiro Shimojima, Kyoko Ishizaka, Hiroyuki Ishii, Kazutaka Kudo, Minoru Nohara, R. J. Dwayne Miller

    SCIENCE ADVANCES   4 巻 ( 7 ) 頁: eaar3867   2018年7月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:AMER ASSOC ADVANCEMENT SCIENCE  

    The observation and control of interweaving spin, charge, orbital, and structural degrees of freedom in materials on ultrafast time scales reveal exotic quantum phenomena and enable new active forms of nanotechnology. Bonding is the prime example of the relation between electronic and nuclear degrees of freedom. We report direct evidence illustrating that photoexcitation can be used for ultrafast control of the breaking and recovery of bonds in solids on unprecedented time scales, near the limit for nuclear motions. We describe experimental and theoretical studies of IrTe2 using femtosecond electron diffraction and density functional theory to investigate bonding instability. Ir-Ir dimerization shows an unexpected fast dissociation and recovery due to the filling of the antibonding d(xy) orbital. Bond length changes of 20% in IrTe2 are achieved by effectively addressing the bonds directly through this relaxation process. These results could pave the way to ultrafast switching between metastable structures by photoinduced manipulation of the relative degree of bonding in this manner.

    DOI: 10.1126/sciadv.aar3867

    Web of Science

    PubMed

  17. Orbital-anisotropic electronic structure in the nonmagnetic state of BaFe2(As1-xPx)(2) superconductors 査読有り 国際誌

    T. Sonobe, T. Shimojima, A. Nakamura, M. Nakajima, S. Uchida, K. Kihou, C. H. Lee, A. Iyo, H. Eisaki, K. Ohgushi, K. Ishizaka

    SCIENTIFIC REPORTS   8 巻 ( 1 ) 頁: 2169 - 2169   2018年2月

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    担当区分:責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:NATURE PUBLISHING GROUP  

    High-temperature superconductivity in iron-pnictides/chalcogenides arises in balance with several electronic and lattice instabilities. Beside the antiferromagnetic order, the orbital anisotropy between Fe 3d(xz) and 3d(yz) occurs near the orthorhombic structural transition in several parent compounds. However, the extent of the survival of orbital anisotropy against the ion-substitution remains to be established. Here we report the composition (x) and temperature (T) dependences of the orbital anisotropy in the electronic structure of a BaFe2(As1-xPx)(2) system by using angle-resolved photoemission spectroscopy. In the low-x regime, the orbital anisotropy starts to evolve on cooling from high temperatures above both antiferromagnetic and orthorhombic transitions. By increasing x, it is gradually suppressed and survives in the optimally doped regime. We find that the in-plane orbital anisotropy persists in a large area of the nonmagnetic phase, including the superconducting dome. These results suggest that the rotational symmetry-broken electronic state acts as the stage for superconductivity in BaFe2(As1-xPx)(2).

    DOI: 10.1038/s41598-018-20332-1

    Web of Science

    PubMed

  18. Large magneto-thermopower in MnGe with topological spin texture 査読有り 国際誌

    Y. Fujishiro, N. Kanazawa, T. Shimojima, A. Nakamura, K. Ishizaka, T. Koretsune, R. Arita, A. Miyake, H. Mitamura, K. Akiba, M. Tokunaga, J. Shiogai, S. Kimura, S. Awaji, A. Tsukazaki, A. Kikkawa, Y. Taguchi, Y. Tokura

    NATURE COMMUNICATIONS   9 巻 ( 1 ) 頁: 408 - 408   2018年1月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:NATURE PUBLISHING GROUP  

    Quantum states characterized by nontrivial topology produce interesting electrodynamics and versatile electronic functionalities. One source for such remarkable phenomena is emergent electromagnetic field, which is the outcome of interplay between topological spin structures with scalar spin chirality and conduction electrons. However, it has scarcely been exploited for emergent function related to heat-electricity conversion. Here we report an unusually enhanced thermopower by application of magnetic field in MnGe hosting topological spin textures. By considering all conceivable origins through quantitative investigations of electronic structures and properties, a possible origin of large magneto-thermopower is assigned to the strong energy dependence of charge-transport lifetime caused by unconventional carrier scattering via the dynamics of emergent magnetic field. Furthermore, high-magnetic-field measurements corroborate the presence of residual magnetic fluctuations even in the nominally ferromagnetic region, leading to a subsisting behavior of field-enhanced thermopower. The present finding may pave a way for thermoelectric function of topological magnets.

    DOI: 10.1038/s41467-018-02857-1

    Web of Science

    PubMed

  19. Superconducting gap anisotropy sensitive to nematic domains in FeSe 査読有り 国際誌

    Takahiro Hashimoto, Yuichi Ota, Haruyoshi Q. Yamamoto, Yuya Suzuki, Takahiro Shimojima, Shuntaro Watanabe, Chuangtian Chen, Shigeru Kasahara, Yuji Matsuda, Takasada Shibauchi, Kozo Okazaki, Shik Shin

    NATURE COMMUNICATIONS   9 巻 ( 1 ) 頁: 282 - 282   2018年1月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:NATURE PUBLISHING GROUP  

    The structure of the superconducting gap in unconventional superconductors holds a key to understand the momentum-dependent pairing interactions. In superconducting FeSe, there have been controversial results reporting nodal and nodeless gap structures, raising a fundamental issue of pairing mechanisms of iron-based superconductivity. Here, by utilizing polarization-dependent laser-excited angle-resolved photoemission spectroscopy, we report a detailed momentum dependence of the gap in single-and multi-domain regions of orthorhombic FeSe crystals. We confirm that the superconducting gap has a twofold in-plane anisotropy, associated with the nematicity due to orbital ordering. In twinned regions, we clearly find finite gap minima near the vertices of the major axis of the elliptical zone-centered Fermi surface, indicating a nodeless state. In contrast, the single-domain gap drops steeply to zero in a narrow angle range, evidencing for nascent nodes. Such unusual node lifting in multi-domain regions can be explained by the nematicity-induced time-reversal symmetry breaking near the twin boundaries.

    DOI: 10.1038/s41467-017-02739-y

    Web of Science

    PubMed

  20. Antiferroic electronic structure in the nonmagnetic superconducting state of the iron-based superconductors 査読有り 国際誌

    Takahiro Shimojima, Walid Malaeb, Asuka Nakamura, Takeshi Kondo, Kunihiro Kihou, Chul-Ho Lee, Akira Iyo, Hiroshi Eisaki, Shigeyuki Ishida, Masamichi Nakajima, Shin-ichi Uchida, Kenya Ohgushi, Kyoko Ishizaka, Shik Shin

    SCIENCE ADVANCES   3 巻 ( 8 ) 頁: e1700466   2017年8月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:AMER ASSOC ADVANCEMENT SCIENCE  

    A major problem in the field of high-transition temperature (T-c) superconductivity is the identification of the electronic instabilities near superconductivity. It is known that the iron-based superconductors exhibit antiferromagnetic order, which competes with the superconductivity. However, in the nonmagnetic state, there are many aspects of the electronic instabilities that remain unclarified, as represented by the orbital instability and several in-plane anisotropic physical properties. We report a new aspect of the electronic state of the optimally doped iron-based superconductors by using high-energy resolution angle-resolved photoemission spectroscopy. We find spectral evidence for the folded electronic structure suggestive of an antiferroic electronic instability, coexisting with the superconductivity in the nonmagnetic state of Ba1-xKxFe2As2. We further establish a phase diagram showing that the antiferroic electronic structure persists in a large portion of the nonmagnetic phase covering the superconducting dome. These results motivate consideration of a key unknown electronic instability, which is necessary for the achievement of high-T-c superconductivity in the iron-based superconductors.

    DOI: 10.1126/sciadv.1700466

    Web of Science

    PubMed

  21. Multiple-pseudogap phases in the hydrogen-doped LaFeAsO system 査読有り

    A. Nakamura, T. Shimojima, T. Sonobe, S. Yoshida, K. Ishizaka, W. Malaeb, S. Shin, S. Iimura, S. Matsuishi, H. Hosono

    PHYSICAL REVIEW B   95 巻 ( 6 )   2017年2月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:AMER PHYSICAL SOC  

    The low-energy electronic structure of LaFeAsO1-x H-x (0.0 <= x <= 0.60), a system which exhibits two superconducting domes and antiferromagnetic orders in its phase diagram, is investigated by utilizing laser photoemission spectroscopy. From the precise temperature-dependent measurement of the spectra near the Fermi level, we find a suppression of the density of states with cooling, namely a pseudogap formation, for all doping range. The pseudogap gets suppressed on doping through the first superconducting dome regime to the higher-x region, whereas it tends to recover when further increasing x toward the second antiferromagnetic ordered phase. The systematic doping dependence indicates the different origins of pseudogaps in the low-and high-x regions, possibly related to the respective antiferromagnetic ground states residing at both ends of the phase diagram.

    DOI: 10.1103/PhysRevB.95.064501

    Web of Science

  22. Electron and lattice dynamics of transition metal thin films observed by ultrafast electron diffraction and transient optical measurements 査読有り 国際誌

    A. Nakamura, T. Shimojima, M. Nakano, Y. Iwasa, K. Ishizaka

    STRUCTURAL DYNAMICS-US   3 巻 ( 6 ) 頁: 064501 - 064501   2016年11月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:AMER INST PHYSICS  

    We report the ultrafast dynamics of electrons and lattice in transition metal thin films (Au, Cu, and Mo) investigated by a combination of ultrafast electron diffraction (UED) and pump-probe optical methods. For a single-crystalline Au thin film, we observe the suppression of the diffraction intensity occuring in 10 ps, which direcly reflects the lattice thermalization via the electron-phonon interaction. By using the two-temperature model, the electron-phonon coupling constant (g) and the electron and lattice temperatures (T-e, T-1) are evaluated from UED, with which we simulate the transient optical transmittance. The simulation well agrees with the experimentally obtained transmittance data, except for the slight deviations at the initial photoexcitation and the relaxed quasi-equilibrium state. We also present the results similarly obtained for polycrystalline Au, Cu, and Mo thin films and demonstrate the electron and lattice dynamics occurring in metals with different electron-phonon coupling strengths. (C) 2016 Author(s).

    DOI: 10.1063/1.4971210

    Web of Science

    PubMed

  23. Momentum-dependent sign inversion of orbital order in superconducting FeSe 査読有り

    Y. Suzuki, T. Shimojima, T. Sonobe, A. Nakamura, M. Sakano, H. Tsuji, J. Omachi, K. Yoshioka, M. Kuwata-Gonokami, T. Watashige, R. Kobayashi, S. Kasahara, T. Shibauchi, Y. Matsuda, Y. Yamakawa, H. Kontani, K. Ishizaka

    PHYSICAL REVIEW B   92 巻 ( 20 )   2015年11月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:AMER PHYSICAL SOC  

    We investigate the electronic reconstruction across the tetragonal-orthorhombic structural transition in FeSe by employing polarization-dependent angle-resolved photoemission spectroscopy on detwinned single crystals. Across the structural transition, the electronic structures around the Gamma and M points are modified from fourfold to twofold symmetry due to the lifting of degeneracy in d(xz)/d(yz) orbitals. The d(xz) band shifts upward at the Gamma point, while it moves downward at the M point, suggesting that the electronic structure of orthorhombic FeSe is characterized by a momentum-dependent sign-changing orbital polarization. Due to this sign-changing orbital order, the elongated directions of the elliptical Fermi surfaces at the Gamma and M points are rotated by 90 degrees with respect to each other, which makes the nesting condition between these FSs imperfect. The present result, supported by calculations, indicates the possible suppression of the spin-fluctuation mediated superconductivity in the orthorhombic FeSe, as compared to the orbital-ordered state without sign change.

    DOI: 10.1103/PhysRevB.92.205117

    Web of Science

  24. Low-Temperature and High-Energy-Resolution Laser Photoemission Spectroscopy 査読有り

    Takahiro Shimojima, Kozo Okazaki, Shik Shin

    JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN   84 巻 ( 7 )   2015年7月

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    記述言語:英語   出版者・発行元:PHYSICAL SOC JAPAN  

    We present a review on the developments in the photoemission spectrometer with a vacuum ultraviolet laser at Institute for Solid State Physics at the University of Tokyo. The advantages of high energy resolution, high cooling ability, and bulk sensitivity enable applications with a wide range of materials. We introduce some examples of fine electronic structures detected by laser photoemission spectroscopy and discuss the prospects of research on low-transition-temperature superconductors exhibiting unconventional superconductivity.

    DOI: 10.7566/JPSJ.84.072001

    Web of Science

  25. Anisotropy of the superconducting gap in the iron-based superconductor BaFe2(As1-xPx)(2) 査読有り 国際誌

    T. Yoshida, S. Ideta, T. Shimojima, W. Malaeb, K. Shinada, H. Suzuki, I. Nishi, A. Fujimori, K. Ishizaka, S. Shin, Y. Nakashima, H. Anzai, M. Arita, A. Ino, H. Namatame, M. Taniguchi, H. Kumigashira, K. Ono, S. Kasahara, T. Shibauchi, T. Terashima, Y. Matsuda, M. Nakajima, S. Uchida, Y. Tomioka, T. Ito, K. Kihou, C. H. Lee, A. Iyo, H. Eisaki, H. Ikeda, R. Arita, T. Saito, S. Onari, H. Kontani

    SCIENTIFIC REPORTS   4 巻   頁: 7292 - 7292   2014年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:NATURE PUBLISHING GROUP  

    We report peculiar momentum-dependent anisotropy in the superconducting gap observed by angle-resolved photoemission spectroscopy in BaFe2(As1-xPx)(2) (x = 0.30, T-c = 30 K). Strongly anisotropic gap has been found only in the electron Fermi surface while the gap on the entire hole Fermi surfaces are nearly isotropic. These results are inconsistent with horizontal nodes but are consistent with modified s(+/-) gap with nodal loops. We have shown that the complicated gap modulation can be theoretically reproduced by considering both spin and orbital fluctuations.

    DOI: 10.1038/srep07292

    Web of Science

    PubMed

  26. Evidence of a universal relation between electron-mode coupling and T-c in Ba1-xKxFe2As2 superconductor from laser angle-resolved photoemission spectroscopy 査読有り

    W. Malaeb, T. Shimojima, Y. Ishida, T. Kondo, K. Okazaki, Y. Ota, K. Ohgushi, K. Kihou, C. H. Lee, A. Iyo, H. Eisaki, S. Ishida, M. Nakajima, S. Uchida, H. Fukazawa, T. Saito, Y. Kohori, S. Shin

    PHYSICAL REVIEW B   90 巻 ( 19 )   2014年11月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:AMER PHYSICAL SOC  

    We performed a laser angle-resolved photoemission spectroscopy (ARPES) study on awide doping range of the Ba1-x K-x Fe2As2 (BaK) iron-based superconductor. We observed a robust low-binding energy (BE) kink structure (kink1) in the dispersion which is doping dependent whereby its energy peaks at the optimally doped level (x similar to 0.4) and decreases towards the underdoped and overdoped sides. We attribute this kink to electron-mode coupling in good agreement with the inelastic neutron scattering (INS) and scanning tunneling microscopy (STM) results on the same compound where a similar bosonic mode associated with spin excitations was observed. The relation between the mode energy (Omega) and the SC transition temperature (T-c) deduced from our laser ARPES data follow the universal relation deduced from INS and STM. In addition, we could resolve another kink at higher BE (kink2) showing less doping and temperature dependence compared to kink1 and which thus may be of different origin.

    DOI: 10.1103/PhysRevB.90.195124

    Web of Science

  27. Redox Control and High Conductivity of Nickel Bis(dithiolene) Complex pi-Nanosheet: A Potential Organic Two-Dimensional Topological Insulator 査読有り 国際誌

    Tetsuya Kambe, Ryota Sakamoto, Tetsuro Kusamoto, Tigmansu Pal, Naoya Fukui, Ken Hoshiko, Takahiro Shimojima, Zhengfei Wang, Toru Hirahara, Kyoko Ishizaka, Shuji Hasegawa, Feng Liu, Hiroshi Nishihara

    JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY   136 巻 ( 41 ) 頁: 14357 - 14360   2014年10月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:AMER CHEMICAL SOC  

    A bulk material comprising stacked nanosheets of nickel bis(dithiolene) complexes is investigated. The average oxidation number is -3/4 for each complex unit in the as-prepared sample; oxidation or reduction respectively can change this to 0 or -1. Refined electrical conductivity measurement, involving a single microflake sample being subjected to the van der Pauw method under scanning electron microscopy control, reveals a conductivity of 1.6 x 10 (2) S cm(1), which is remarkably high for a coordination polymeric material. Conductivity is also noted to modulate with the change of oxidation state. Theoretical calculation and photoelectron emission spectroscopy reveal the stacked nanosheets to have a metallic nature. This work provides a foothold for the development of the first organic-based two-dimensional topological insulator, which will require the precise control of the oxidation state in the single-layer nickel bisdithiolene complex nanosheet (cf. Liu, F. et al. Nano Lett. 2013, 13, 2842).

    DOI: 10.1021/ja507619d

    Web of Science

    PubMed

  28. Lifting of xz/yz orbital degeneracy at the structural transition in detwinned FeSe 査読有り 国際共著

    T. Shimojima, Y. Suzuki, T. Sonobe, A. Nakamura, M. Sakano, J. Omachi, K. Yoshioka, M. Kuwata-Gonokami, K. Ono, H. Kumigashira, A. E. Boehmer, F. Hardy, T. Wolf, C. Meingast, H. V. Loehneysen, H. Ikeda, K. Ishizaka

    PHYSICAL REVIEW B   90 巻 ( 12 )   2014年9月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:AMER PHYSICAL SOC  

    We study superconducting FeSe (T-c = 9K) exhibiting the tetragonal-orthorhombic structural transition (T-s similar to 90 K) without any antiferromagnetic ordering, by utilizing angle-resolved photoemission spectroscopy. In the detwinned orthorhombic state, the energy position of the d(yz) orbital band at the Brillouin zone corner is 50 meV higher than that of d(xz), indicating the orbital order similar to the NaFeAs and BaFe2As2 families. Evidence of orbital order also appears in the hole bands at the Brillouin zone center. Precisely measured temperature dependence using strain-free samples shows that the onset of the orbital ordering (To) occurs very close to T-s, thus suggesting that the electronic nematicity above T-s is considerably weaker in FeSe compared to BaFe2As2 family.

    DOI: 10.1103/PhysRevB.90.121111

    Web of Science

  29. Evidence for excluding the possibility of d -wave superconducting-gap symmetry in Ba-doped KFe 2 As 2 査読有り 国際共著

    Y. Ota, K. Okazaki, Y. Kotani, T. Shimojima, W. Malaeb, S. Watanabe, C. T. Chen, K. Kihou, C. H. Lee, A. Iyo, H. Eisaki, T. Saito, H. Fukazawa, Y. Kohori, S. Shin

    Physical Review B - Condensed Matter and Materials Physics   89 巻 ( 8 )   2014年2月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    We have investigated the superconducting (SC)-gap anisotropy for several Ba-doped KFe2As2 samples using laser-based angle-resolved photoemission spectroscopy. We show that the SC-gap anisotropy and node positions drastically change with a small amount of Ba doping. Our results totally exclude a possibility of d-wave symmetry and strongly suggest that both spin and orbital fluctuations are important for the pairing interaction in the Ba-doped K122. © 2014 American Physical Society.

    DOI: 10.1103/PhysRevB.89.081103

    Scopus

  30. Superconductivity in an electron band just above the Fermi level: possible route to BCS-BEC superconductivity 査読有り 国際共著 国際誌

    K. Okazaki, Y. Ito, Y. Ota, Y. Kotani, T. Shimojima, T. Kiss, S. Watanabe, C. -T. Chen, S. Niitaka, T. Hanaguri, H. Takagi, A. Chainani, S. Shin

    SCIENTIFIC REPORTS   4 巻   頁: 4109 - 4109   2014年2月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:NATURE PUBLISHING GROUP  

    Conventional superconductivity follows Bardeen-Cooper-Schrieffer (BCS) theory of electrons-pairing in momentum-space, while superfluidity is the Bose-Einstein condensation (BEC) of atoms paired in real-space. These properties of solid metals and ultra-cold gases, respectively, are connected by the BCS-BEC crossover. Here we investigate the band dispersions in FeTe0.6Se0.4(T-c = 14.5 K similar to 1.2 meV) in an accessible range below and above the Fermi level (E-F) using ultra-high resolution laser angle-resolved photoemission spectroscopy. We uncover an electron band lying just 0.7 meV (similar to 8 K) above E-F at the Gamma-point, which shows a sharp superconducting coherence peak with gap formation below T-c. The estimated superconducting gap Delta and Fermi energy epsilon(F) indicate composite superconductivity in an iron-based superconductor, consisting of strong-coupling BEC in the electron band and weak-coupling BCS-like superconductivity in the hole band. The study identifies the possible route to BCS-BEC superconductivity.

    DOI: 10.1038/srep04109

    Web of Science

    PubMed

  31. Pseudogap formation above the superconducting dome in iron pnictides 査読有り

    T. Shimojima, T. Sonobe, W. Malaeb, K. Shinada, A. Chainani, S. Shin, T. Yoshida, S. Ideta, A. Fujimori, H. Kumigashira, K. Ono, Y. Nakashima, H. Anzai, M. Arita, A. Ino, H. Namatame, M. Taniguchi, M. Nakajima, S. Uchida, Y. Tomioka, T. Ito, K. Kihou, C. H. Lee, A. Iyo, H. Eisaki, K. Ohgushi, S. Kasahara, T. Terashima, H. Ikeda, T. Shibauchi, Y. Matsuda, K. Ishizaka

    PHYSICAL REVIEW B   89 巻 ( 4 )   2014年1月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:AMER PHYSICAL SOC  

    The nature of the pseudogap (PG) in high transition temperature (high T-c) superconducting cuprates has been a major issue in condensed matter physics. It is still unclear whether the high T-c superconductivity can be universally associated with the PG formation. Here we provide direct evidence of the existence of the PG phase via angle-resolved photoemission spectroscopy in another family of high T-c superconductor, iron pnictides. Our results reveal a composition-dependent PG formation in the multiband electronic structure of BaFe (2)(As1-xPx)(2). The PG develops well above the magnetostructural transition for low x, persists above the nonmagnetic superconducting dome for optimal x, and is destroyed for x similar to 0.6, thus showing a notable similarity with cuprates. In addition, the PG formation is accompanied by inequivalent energy shifts in the zx/yz orbitals of iron atoms, indicative of a peculiar iron orbital ordering which breaks the fourfold rotational symmetry.

    DOI: 10.1103/PhysRevB.89.045101

    Web of Science

  32. Effects of Zn substitution on the electronic structure of BaFe2As2 revealed by angle-resolved photoemission spectroscopy 査読有り

    S. Ideta, T. Yoshida, M. Nakajima, W. Malaeb, T. Shimojima, K. Ishizaka, A. Fujimori, H. Kimigashira, K. Ono, K. Kihou, Y. Tomioka, C. H. Lee, A. Iyo, H. Eisaki, T. Ito, S. Uchida

    PHYSICAL REVIEW B   87 巻 ( 20 )   2013年5月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:AMER PHYSICAL SOC  

    In Fe-based superconductors, electron doping is often realized by the substitution of transition-metal atoms for Fe. In order to investigate how the electronic structure of the parent compound is influenced by Zn substitution, which supplies nominally four extra electrons per substituted atom but is expected to induce the strongest impurity potential among the transition-metal atoms, we have performed an angle-resolved photoemission spectroscopy measurement on Ba(Fe1-xZnx)(2)As-2 (Zn-122). In Zn-122, the temperature dependence of the resistivity shows a kink around T similar to 135 K, indicating antiferromagnetic order below the Neel temperature of T-N similar to 135 K. In fact, folded Fermi surfaces (FSs) similar to those of the parent compound have been observed below T-N. The hole and electron FS volumes are, therefore, different from those expected from the rigid-band model. The results can be understood if all the extra electrons occupy the Zn 3d state similar to 10 eV below the Fermi level and do not participate in the formation of the FSs.

    DOI: 10.1103/PhysRevB.87.201110

    Web of Science

  33. Strongly Spin-Orbit Coupled Two-Dimensional Electron Gas Emerging near the Surface of Polar Semiconductors 査読有り 国際誌

    M. Sakano, M. S. Bahramy, A. Katayama, T. Shimojima, H. Murakawa, Y. Kaneko, W. Malaeb, S. Shin, K. Ono, H. Kumigashira, R. Arita, N. Nagaosa, H. Y. Hwang, Y. Tokura, K. Ishizaka

    PHYSICAL REVIEW LETTERS   110 巻 ( 10 ) 頁: 107204 - 107204   2013年3月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:AMER PHYSICAL SOC  

    We investigate the two-dimensional highly spin-polarized electron accumulation layers commonly appearing near the surface of n-type polar semiconductors BiTeX (X = I, Br, and Cl) by angular-resolved photoemission spectroscopy. Because of the polarity and the strong spin-orbit interaction built in the bulk atomic configurations, the quantized conduction-band subbands show giant Rashba-type spin splitting. The characteristic 2D confinement effect is clearly observed also in the valence bands down to the binding energy of 4 eV. The X-dependent Rashba spin-orbit coupling is directly estimated from the observed spin-split subbands, which roughly scales with the inverse of the band-gap size in BiTeX. DOI: 10.1103/PhysRevLett.110.107204

    DOI: 10.1103/PhysRevLett.110.107204

    Web of Science

    PubMed

  34. Evidence for a cos(4 phi) Modulation of the Superconducting Energy Gap of Optimally Doped FeTe0.6Se0.4 Single Crystals Using Laser Angle-Resolved Photoemission Spectroscopy 査読有り

    K. Okazaki, Y. Ito, Y. Ota, Y. Kotani, T. Shimojima, T. Kiss, S. Watanabe, C. -T. Chen, S. Niitaka, T. Hanaguri, H. Takagi, A. Chainani, S. Shin

    PHYSICAL REVIEW LETTERS   109 巻 ( 23 )   2012年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:AMER PHYSICAL SOC  

    We study the superconducting-gap anisotropy of the Gamma-centered hole Fermi surface in optimally doped FeTe0.6Se0.4 (T-c 14.5 K), using laser-excited angle-resolved photoemission spectroscopy. We observe sharp superconducting (SC) coherence peaks at T 2: 5 K. In contrast to earlier angle-resolved photoemission spectroscopy studies but consistent with thermodynamic results, the momentum dependence shows a cos(4 phi) modulation of the SC-gap anisotropy. The observed SC-gap anisotropy strongly indicates that the pairing interaction is not a conventional phonon-mediated isotropic one. Instead, the results suggest the importance of second-nearest-neighbor electronic interactions between the iron sites in the framework of s(+/-)-wave superconductivity.

    DOI: 10.1103/PhysRevLett.109.237011

    Web of Science

  35. Abrupt change in the energy gap of superconducting Ba1-xKxFe2As2 single crystals with hole doping 査読有り

    W. Malaeb, T. Shimojima, Y. Ishida, K. Okazaki, Y. Ota, K. Ohgushi, K. Kihou, T. Saito, C. H. Lee, S. Ishida, M. Nakajima, S. Uchida, H. Fukazawa, Y. Kohori, A. Iyo, H. Eisaki, C. -T. Chen, S. Watanabe, H. Ikeda, S. Shin

    PHYSICAL REVIEW B   86 巻 ( 16 )   2012年10月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:AMER PHYSICAL SOC  

    We performed a laser angle-resolved photoemission spectroscopy (ARPES) study on a wide doping range of Ba1-xKxFe2As2 (BaK) and precisely determined the doping evolution of the superconducting gaps in this compound. The gap size of the outer hole Fermi-surface (FS) sheet around the Brillouin zone (BZ) center shows an abrupt drop with overdoping (for x greater than or similar to 0.6) while the inner and middle FS gaps roughly scale with T-c. This is accompanied by the simultaneous disappearance of the electron FS sheet with similar orbital character at the BZ corner. These results indicate the different contributions of X-2-Y-2 and XZ/YZ orbitals to superconductivity in BaK and can hardly be completely reproduced by the available theories on iron-based superconductors.

    DOI: 10.1103/PhysRevB.86.165117

    Web of Science

  36. Octet-Line Node Structure of Superconducting Order Parameter in KFe2As2 査読有り

    K. Okazaki, Y. Ota, Y. Kotani, W. Malaeb, Y. Ishida, T. Shimojima, T. Kiss, S. Watanabe, C. -T. Chen, K. Kihou, C. H. Lee, A. Iyo, H. Eisaki, T. Saito, H. Fukazawa, Y. Kohori, K. Hashimoto, T. Shibauchi, Y. Matsuda, H. Ikeda, H. Miyahara, R. Arita, A. Chainani, S. Shin

    SCIENCE   337 巻 ( 6100 ) 頁: 1314 - 1317   2012年9月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:AMER ASSOC ADVANCEMENT SCIENCE  

    In iron-pnictide superconductivity, the interband interaction between the hole and electron Fermi surfaces (FSs) is believed to play an important role. However, KFe2As2 has three zone-centered hole FSs and no electron FS but still exhibits superconductivity. Our ultrahigh-resolution laser angle-resolved photoemission spectroscopy unveils that KFe2As2 is a nodal s-wave superconductor with highly unusual FS-selective multi-gap structure: a nodeless gap on the inner FS, an unconventional gap with "octet-line nodes" on the middle FS, and an almost-zero gap on the outer FS. This gap structure may arise from the frustration between competing pairing interactions on the hole FSs causing the eightfold sign reversal. Our results suggest that the A(1g) superconducting symmetry is universal in iron-pnictides, in spite of the variety of gap functions.

    DOI: 10.1126/science.1222793

    Web of Science

  37. Quasiparticles and Fermi liquid behaviour in an organic metal 査読有り

    T. Kiss, A. Chainani, H. M. Yamamoto, T. Miyazaki, T. Akimoto, T. Shimojima, K. Ishizaka, S. Watanabe, C. -T. Chen, A. Fukaya, R. Kato, S. Shin

    NATURE COMMUNICATIONS   3 巻   2012年9月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:NATURE PUBLISHING GROUP  

    Many organic metals display exotic properties such as superconductivity, spin-charge separation and so on and have been described as quasi-one-dimensional Luttinger liquids. However, a genuine Fermi liquid behaviour with quasiparticles and Fermi surfaces have not been reported to date for any organic metal. Here, we report the experimental Fermi surface and band structure of an organic metal (BEDT-TTF)(3)Br(pBIB) obtained using angle-resolved photoelectron spectroscopy, and show its consistency with first-principles band structure calculations. Our results reveal a quasiparticle renormalization at low energy scales (effective mass m(*) = 1.9 m(e)) and omega(2) dependence of the imaginary part of the self energy, limited by a kink at similar to 50 meV arising from coupling to molecular vibrations. The study unambiguously proves that (BEDT-TTF)(3)Br(pBIB) is a quasi-2D organic Fermi liquid with a Fermi surface consistent with Shubnikov-de Haas results.

    DOI: 10.1038/ncomms2079

    Web of Science

  38. Three-dimensional bulk band dispersion in polar BiTeI with giant Rashba-type spin splitting 査読有り

    M. Sakano, J. Miyawaki, A. Chainani, Y. Takata, T. Sonobe, T. Shimojima, M. Oura, S. Shin, M. S. Bahramy, R. Arita, N. Nagaosa, H. Murakawa, Y. Kaneko, Y. Tokura, K. Ishizaka

    PHYSICAL REVIEW B   86 巻 ( 8 )   2012年8月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:AMER PHYSICAL SOC  

    In layered polar semiconductor BiTeI, giant Rashba-type spin-split band dispersions show up due to the crystal structure asymmetry and the strong spin-orbit interaction. Here we investigate the three-dimensional (3D) bulk band structures of BiTeI using the bulk-sensitive h nu(-)dependent soft x-ray angle-resolved photoemission spectroscopy (SX-ARPES). The obtained band structure is shown to be well reproducible by the first-principles calculations, with huge spin splittings of similar to 300 meV at the conduction-band minimum and valence-band maximum located in the k(z) = pi/c plane. It provides direct experimental evidence of the 3D Rashba-type spin splitting in a bulk compound.

    DOI: 10.1103/PhysRevB.86.085204

    Web of Science

  39. Angle-resolved photoemission study on the superconducting iron-pnictides of BaFe2(As, P)(2) with low energy photons 査読有り

    T. Shimojima, F. Sakaguchi, K. Ishizaka, Y. Ishida, W. Malaeb, T. Yoshida, S. Ideta, A. Fujimori, T. Kiss, M. Okawa, T. Togashi, C. -T. Chen, S. Watanabe, Y. Nakashima, A. Ino, H. Anzai, M. Arita, K. Shimada, H. Namatame, M. Taniguchi, S. Kasahara, T. Terashima, T. Shibauchi, Y. Matsuda, M. Nakajima, S. Uchida, K. Kihou, C. H. Lee, A. Iyo, H. Eisaki, A. Chainani, S. Shin

    SOLID STATE COMMUNICATIONS   152 巻 ( 8 ) 頁: 695 - 700   2012年4月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:PERGAMON-ELSEVIER SCIENCE LTD  

    We investigate the k(z) dispersion in the hole Fermi surfaces (FSs) and the superconducting (SC) gaps of BaFe2(As0.65P0.35)(2) by employing bulk-sensitive angle-resolved photoemission spectroscopy (ARPES) with low energy photons. We find that this material exhibits a comparable magnitude of SC gaps for three-hole FSs at k(z) similar to pi. The comparable magnitude of the SC gap is observed also at k(z) similar to 0. Since each FS sheet has a distinct orbital character, these observations are an indication of the orbital-independent SC gaps in the hole FSs. (C) 2011 Elsevier Ltd. All rights reserved.

    DOI: 10.1016/j.ssc.2011.12.032

    Web of Science

  40. Giant Rashba-type spin splitting in bulk BiTeI 査読有り

    K. Ishizaka, M. S. Bahramy, H. Murakawa, M. Sakano, T. Shimojima, T. Sonobe, K. Koizumi, S. Shin, H. Miyahara, A. Kimura, K. Miyamoto, T. Okuda, H. Namatame, M. Taniguchi, R. Arita, N. Nagaosa, K. Kobayashi, Y. Murakami, R. Kumai, Y. Kaneko, Y. Onose, Y. Tokura

    NATURE MATERIALS   10 巻 ( 7 ) 頁: 521 - 526   2011年7月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:NATURE PUBLISHING GROUP  

    There has been increasing interest in phenomena emerging from relativistic electrons in a solid, which have a potential impact on spintronics and magnetoelectrics. One example is the Rashba effect, which lifts the electron-spin degeneracy as a consequence of spin-orbit interaction under broken inversion symmetry. A high-energy-scale Rashba spin splitting is highly desirable for enhancing the coupling between electron spins and electricity relevant for spintronic functions. Here we describe the finding of a huge spin-orbit interaction effect in a polar semiconductor composed of heavy elements, BiTeI, where the bulk carriers are ruled by large Rashba-like spin splitting. The band splitting and its spin polarization obtained by spin- and angle-resolved photoemission spectroscopy are well in accord with relativistic first-principles calculations, confirming that the spin splitting is indeed derived from bulk atomic configurations. Together with the feasibility of carrier-doping control, the giant-Rashba semiconductor BiTeI possesses excellent potential for application to various spin- dependent electronic functions.

    DOI: 10.1038/NMAT3051

    Web of Science

  41. Orbital-Independent Superconducting Gaps in Iron Pnictides 査読有り

    T. Shimojima, F. Sakaguchi, K. Ishizaka, Y. Ishida, T. Kiss, M. Okawa, T. Togashi, C. -T. Chen, S. Watanabe, M. Arita, K. Shimada, H. Namatame, M. Taniguchi, K. Ohgushi, S. Kasahara, T. Terashima, T. Shibauchi, Y. Matsuda, A. Chainani, S. Shin

    SCIENCE   332 巻 ( 6029 ) 頁: 564 - 567   2011年4月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:AMER ASSOC ADVANCEMENT SCIENCE  

    The origin of superconductivity in the iron pnictides has been attributed to antiferromagnetic spin ordering that occurs in close combination with a structural transition, but there are also proposals that link superconductivity to orbital ordering. We used bulk-sensitive laser angle-resolved photoemission spectroscopy on BaFe2(As0.65P0.35)(2) and Ba0.6K0.4Fe2As2 to elucidate the role of orbital degrees of freedom on the electron-pairing mechanism. In strong contrast to previous studies, an orbital-independent superconducting gap magnitude was found for the hole Fermi surfaces. Our result is not expected from the superconductivity associated with spin fluctuations and nesting, but it could be better explained invoking magnetism-induced interorbital pairing, orbital fluctuations, or a combination of orbital and spin fluctuations. Regardless of the interpretation, our results impose severe constraints on theories of iron pnictides.

    DOI: 10.1126/science.1202150

    Web of Science

  42. Orbital-Dependent Modifications of Electronic Structure across the Magnetostructural Transition in BaFe2As2 査読有り

    T. Shimojima, K. Ishizaka, Y. Ishida, N. Katayama, K. Ohgushi, T. Kiss, M. Okawa, T. Togashi, X. -Y. Wang, C. -T. Chen, S. Watanabe, R. Kadota, T. Oguchi, A. Chainani, S. Shin

    PHYSICAL REVIEW LETTERS   104 巻 ( 5 )   2010年2月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:AMER PHYSICAL SOC  

    Laser angle-resolved photoemission spectroscopy (ARPES) is employed to investigate the temperature (T) dependence of the electronic structure in BaFe2As2 across the magnetostructural transition at T-N similar to 140 K. A drastic transformation in Fermi surface (FS) shape across T-N is observed, as expected by first-principles band calculations. Polarization-dependent ARPES and band calculations consistently indicate that the observed FSs at k(z) similar to pi in the low-T antiferromagnetic state are dominated by the Fe3d(zx) orbital, leading to the twofold electronic structure. These results indicate that magnetostructural transition in BaFe2As2 accompanies orbital-dependent modifications in the electronic structure.

    DOI: 10.1103/PhysRevLett.104.057002

    Web of Science

  43. Effect of antiferromagnetic ordering on temperature dependent superconducting gap in ErNi2B2C: Laser-photoemission spectroscopy 査読有り

    T. Baba, T. Yokoya, S. Tsuda, T. Kiss, T. Shimojima, K. Ishizaka, H. Takeya, K. Hirata, N. Nakai, K. Machida, T. Togashi, C. T. Chen, C. Q. Zhang, S. Watanabe, S. Shin

    PHYSICA C-SUPERCONDUCTIVITY AND ITS APPLICATIONS   469 巻 ( 15-20 ) 頁: 928 - 931   2009年8月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:ELSEVIER SCIENCE BV  

    We have performed temperature (T)-dependent laser-photoemission spectroscopy of antiferromagnetic (AF) superconductor ErNi2B2C to study the electronic structure, especially the effect of AF ordering in T-dependent superconducting (SC) gap. To estimate the values of T-dependent SC gap, we fitted the experimental data by Dynes function having an anisotropic s-wave SC gap. From the fitting results we, find a sudden deviation from the BCS prediction just below T-N. This observation can be well explained by the theoretical model, indicating that the origin of anomalous T-dependence is competition between rapid evolution of AF molecular field and SC condensation energy. (C) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.

    DOI: 10.1016/j.physc.2009.05.101

    Web of Science

  44. Ishizaka et al. Reply 査読有り

    K. Ishizaka, R. Eguchi, S. Tsuda, A. Chainani, T. Yokoya, T. Kiss, T. Shimojima, T. Togashi, S. Watanabe, C. -T. Chen, Y. Takano, M. Nagao, I. Sakaguchi, T. Takenouchi, H. Kawarada, S. Shin

    PHYSICAL REVIEW LETTERS   102 巻 ( 19 )   2009年5月

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    記述言語:英語   出版者・発行元:AMER PHYSICAL SOC  

    A Reply to the Comment by J. D. Lee et al..

    DOI: 10.1103/PhysRevLett.102.199702

    Web of Science

  45. Strong-Coupling Superconductivity in Noncentrosymmetric Superconductor Li2Pd3B by Sub-meV Photoemission Spectroscopy 査読有り

    Shunsuke Tsuda, Takayoshi Yokoya, Takayuki Kiss, Takahiro Shimojima, Kyoko Ishizaka, Shik Shin, Tadashi Togashi, Shuntaro Watanabe, Chengqian Zhang, Chuangtian Chen, Izumi Hase, Hiroyuki Takeya, Kazuto Hirata, Kazumasa Togano

    JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN   78 巻 ( 3 )   2009年3月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:PHYSICAL SOC JAPAN  

    Noncentrosymmetric superconductors Li2Pd3B and Li2Pt3B are studied by high-resolution photoemission spectroscopy. The valence band spectra of Li2Pd3B and Li2Pt3B are well explained by first principles band calculations. The sub-meV photoemission result shows that the size of the superconducting gap of Li2Pd3B is about 1.1 meV at 5.4 K with a reduced gap value (2 Delta(0)/k(B)T(c)) of about 4.5, which is greater than the Bardeen-Cooper-Schrieffer (BCS) value of 3.52. The obtained superconducting gap can be explained more clearly with an s-wave superconducting gap than with p- and d-wave superconducting gaps. This result indicates that Li2Pd3B is a conventional strong-coupling superconductor.

    DOI: 10.1143/JPSJ.78.034711

    Web of Science

  46. Temperature-dependent pseudogap in the oxypnictides LaFeAsO1-xFx and LaFePO1-xFx seen via angle-integrated photoemission 査読有り

    Y. Ishida, T. Shimojima, K. Ishizaka, T. Kiss, M. Okawa, T. Togashi, S. Watanabe, X. -Y. Wang, C. -T. Chen, Y. Kamihara, M. Hirano, H. Hosono, S. Shin

    PHYSICAL REVIEW B   79 巻 ( 6 )   2009年2月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:AMER PHYSICAL SOC  

    We have performed a temperature-dependent angle-integrated laser photoemission study of iron oxypnictide superconductors LaFeAsO:F and LaFePO:F exhibiting critical-transition temperatures (T-c's) of 26 and 5 K, respectively. We find that high-T-c LaFeAsO:F exhibits a temperature-dependent pseudogaplike feature extending over similar to 0.1 eV about the Fermi level at 250 K, whereas such a feature is absent in low-T-c LaFePO:F. We also find similar to 20-meV pseudogaplike features and signatures of superconducting gaps in both LaFeAsO:F and LaFePO:F. We discuss the possible origins of the unusual pseudogaplike features through comparison with the high-T-c cuprates.

    DOI: 10.1103/PhysRevB.79.060503

    Web of Science

  47. Ultraviolet laser photoemission spectroscopy of FeSi: Observation of a opening in density of states 査読有り

    K. Ishizaka, T. Kiss, T. Shimojima, T. Yokoya, T. Togashi, S. Watanabe, C. Q. Zhang, C. T. Chen, Y. Onose, Y. Tokura, S. Shin

    Physical Review B   72 巻   頁: 233202   2008年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    The temperature (T) dependent gap formation in the density of states (DOS) of FeSi has been investigated by angle-integrated laser photoemission spectroscopy (PES). With decreasing T, the evolution of a small gap (_60meV) at the Fermi level is observed in the DOS, indicating a p-type semiconducting character of this compound. The Fermi edge, which has been controversial in all past PES studies, is extremely small at 5K in accordance with transport and optical experiments. The T dependence of the gap, which gets smeared out quickly at high T as in optical conductivity spectrum, suggests the existence of a strong scattering mechanism beyond thermal excitations.

    DOI: 10.1103/PhysRevB.72.233202

  48. Unusual Pseudogap Features Observed in Iron Oxypnictide Superconductors 査読有り 国際共著

    Yukiaki Ishida, Takahiro Shimojima, Kyoko Ishizaka, Takayuki Kiss, Mario Okawa, Tadashi Togashi, Shuntaro Watanabe, Xiaoyang Wang, Chuangtian Chen, Yoichi Kamihara, Masahiro Hirano, Hideo Hosono, Shik Shin

    JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN   77 巻   頁: 61 - 64   2008年11月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:PHYSICAL SOC JAPAN  

    We present angle-integrated photoemission spectroscopy (PES) study of LaOFeAs: F (T-c = 26 K) and LaOFeP:F (T-c = 5 K) using He I line (h nu = 21.2 eV) and laser (h nu = 6.994 eV) as excitation light sources. We find quantitatively consistent results between the He I and the laser PES measurements: LaFeAsO:F exhibits a temperature-dependent pseudogap as large as similar to 0.1 eV at 300 K, whereas LaFePO:F exhibits a similar to 20-meV pseudogap. We discuss possible origin of the T-dependent pseudogap specifically observed in LaFeAsO: F through comparison with other materials that exhibit unusual T-dependent pseudogaps.

    DOI: 10.1143/JPSJS.77SC.61

    Web of Science

  49. Temperature-dependent localized excitations of doped carriers in superconducting diamond 査読有り 国際共著

    K. Ishizaka, R. Eguchi, S. Tsuda, A. Chainani, T. Yokoya, T. Kiss, T. Shimojima, T. Togashi, S. Watanabe, C. -T. Chen, Y. Takano, M. Nagao, I. Sakaguchi, T. Takenouchi, H. Kawarada, S. Shin

    PHYSICAL REVIEW LETTERS   100 巻 ( 16 )   2008年4月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:AMER PHYSICAL SOC  

    Laser-excited photoemission spectroscopy is used to show that the doped carriers in metallic or superconducting diamond couple strongly to the lattice via high-energy (similar to 150 meV) optical phonons, with direct observations of localized Franck-Condon multiphonon sidebands appearing as Fermi-edge replicas. It exhibits a temperature-dependent spectral weight transfer from higher to lower energy sidebands and zero-phonon Fermi-edge states. The quantified coupling strength shows a systematic increase on lowering temperature, implicating its relation to the normal state transport and superconductivity.

    DOI: 10.1103/PhysRevLett.100.166402

    Web of Science

  50. A versatile system for ultrahigh resolution, low temperature, and polarization dependent Laser-angle-resolved photoemission spectroscopy 査読有り

    T. Kiss, T. Shimojima, K. Ishizaka, A. Chainani, T. Togashi, T. Kanai, X. -Y. Wang, C. -T Chen, S. Watanabe, S. Shin

    REVIEW OF SCIENTIFIC INSTRUMENTS   79 巻 ( 2 )   2008年2月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:AMER INST PHYSICS  

    We have developed a low temperature ultrahigh resolution system for polarization dependent angle-resolved photoemission spectroscopy (ARPES) using a vacuum ultraviolet (vuv) laser (hv=6.994 eV) as a photon source. With the aim of addressing low energy physics, we show the system performance with angle-integrated PES at the highest energy resolution of 360 mu eV and the lowest temperature of 2.9 K. We describe the importance of a multiple-thermal-shield design for achieving the low temperature, which allows a clear measurement of the superconducting gap of tantalum metal with a T-c=4.5 K. The unique specifications and quality of the laser source (narrow linewidth of 260 mu eV, high photon flux), combined with a half-wave plate, facilitates ultrahigh energy and momentum resolution polarization dependent ARPES. We demonstrate the use of s- and p-polarized laser-ARPESs in studying the superconducting gap on bilayer-split bands of a high T, cuprate. The unique features of the quasi-continuous-wave vuv laser and low temperature enables ultrahigh-energy and -momentum resolution studies of the spectral function of a solid with large escape depth. We hope the present work helps in defining polarization dependent laser excited angle-resolved photoemission spectroscopy as a frontier tool for the study of electronic structure and properties of materials at the sub-meV energy scale. (C) 2008 American Institute of Physics.

    DOI: 10.1063/1.2839010

    Web of Science

  51. Doping-dependence of nodal quasiparticle properties in high-T-c cuprates studied by laser-excited angle-resolved photoemission spectroscopy 査読有り

    K. Ishizaka, T. Kiss, S. Izumi, M. Okawa, T. Shimojima, A. Chainani, T. Togashi, S. Watanabe, C. -T. Chen, X. Y. Wang, T. Mochiku, T. Nakane, K. Hirata, S. Shin

    PHYSICAL REVIEW B   77 巻 ( 6 )   2008年2月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:AMER PHYSICAL SOC  

    We investigate the doping dependent low-energy, low temperature (T=5 K) properties of nodal quasiparticles in the d-wave superconductor Bi2.1Sr1.9CaCu2O8+delta (Bi2212). By utilizing ultrahigh resolution laser-excited angle-resolved photoemission spectroscopy, we obtain precise band dispersions near E-F, mean free paths, and scattering rates (Gamma) of quasiparticles. For optimally and overdoped samples, we obtain very sharp quasiparticle peaks of 8 and 6 meV full width at half maximum, respectively. The value of Gamma for optimally doped sample is in good accordance with terahertz conductivity. For all doping levels, we find the energy dependence of Gamma similar to vertical bar omega vertical bar, while Gamma(omega=0) shows a monotonic increase from overdoping to underdoping. The doping-dependence suggests the role of electronic inhomogeneity on the nodal quasiparticle scattering at low temperature (5 K less than or similar to 0.07T(c)) pronounced in the underdoped region. The quasiparticle peak spectra match well with a single Lorentzian function, thus indicating that the nodal carriers can be described as well-defined quasiparticles, even in the underdoped region.

    DOI: 10.1103/PhysRevB.77.064522

    Web of Science

  52. Bulk electronic structure of the antiferromagnetic superconducting phase in ErNi(2)B(2)C 査読有り

    T. Baba, T. Yokoya, S. Tsuda, T. Kiss, T. Shimojima, K. Ishizaka, H. Takeya, K. Hirata, T. Watanabe, M. Nohara, H. Takagi, N. Nakai, K. Machida, T. Togashi, S. Watanabe, X. -Y. Wang, C. T. Chen, S. Shin

    PHYSICAL REVIEW LETTERS   100 巻 ( 1 )   2008年1月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:AMER PHYSICAL SOC  

    We have performed temperature- (T-)dependent laser-photoemission spectroscopy of the antiferromagnetic (AF) superconductor ErNi(2)B(2)C to study the electronic-structure evolution reflecting the interplay between antiferromagnetism and superconductivity. The spectra at the superconducting (SC) phase show a very broad spectral shape. A T-dependent SC gap shows a sudden deviation from the BCS prediction just below T(N). This observation can be explained well by the theoretical model and thus represents the characteristic bulk electronic structure of the AF SC phase for the first time.

    DOI: 10.1103/PhysRevLett.100.017003

    Web of Science

  53. Interplay of superconductivity and rattling phenomena in beta-pyrochlore KOs2O6 studied by photoemission spectroscopy 査読有り

    T. Shimojima, Y. Shibata, K. Ishizaka, T. Kiss, A. Chainani, T. Yokoya, T. Togashi, X.-Y. Wang, C. T. Chen, S. Watanabe, J. Yamaura, S. Yonezawa, Y. Muraoka, Z. Hiroi, T. Saitoh, S. Shin

    PHYSICAL REVIEW LETTERS   99 巻 ( 11 )   2007年9月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:AMER PHYSICAL SOC  

    The electronic structure near the Fermi level (E-F) of the beta-pyrochlore superconductor KOs2O6 is studied using laser-excited ultrahigh-resolution photoemission spectroscopy. The superconducting gap clearly opens across the superconducting transition (T-c=9.6 K), with the strong electron-phonon coupling value of 2 Delta(0)/k(B)T(c)>= 4.56. A fitting analysis identifies clear anomalies at T-p=7.5 K in the temperature dependencies of the superconducting gap size and the quasiparticle relaxation lifetime. These anomalies and the fine spectral structures arising from phonons suggest that the existence of the rattling behavior of K ions significantly affects the superconductivity in KOs2O6.

    DOI: 10.1103/PhysRevLett.99.117003

    Web of Science

  54. Laser-photoemission study of antiferromagnetic superconductor ErNi2B2C 査読有り

    Teruhisa Baba, Takayoshi Yokoya, Shunsuke Tsuda, Takayuki Kiss, Takahiro Shimojima, Kyoko Ishizaka, Shik Shin, Hiroyuki Takeya, Kazuto Hirata, Tadashi Togashi, C. Zhang, C. T. Chen, Shuntaro Watanabe

    PHYSICA C-SUPERCONDUCTIVITY AND ITS APPLICATIONS   460 巻   頁: 634 - 635   2007年9月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:ELSEVIER SCIENCE BV  

    We have investigated the electronic structures of antiferromagnetic superconductor ErNi2B2C by using laser-photoemission spectroscopy. The observed spectra below the superconducting transition temperature (T-c = 9.0 K) show a very broad coherent peak and finite density of states at the Fermi level due to strong magnetic pair breaking effects. In addition, we find a dip structure in the temperature dependence of the superconducting order parameter just below the antiferromagnetic ordering temperature (T-N = 6.0 K). This behavior can be well interpreted as a result of competition between the rapid evolution of the antiferromagnetic molecular field and the increase of the superconducting condensation energy with decreasing temperature. (c) 2007 Elsevier B.V. All rights reserved.

    DOI: 10.1016/j.physc.2007.04.132

    Web of Science

  55. Sub-meV resolution photoemission study on carbon substituted MgB2 査読有り

    S. Tsuda, T. Yokoya, T. Kiss, T. Shimojima, S. Shin, T. Togashi, S. Watanabe, C. Q. Zhang, C. T. Chen, S. Lee, H. Uchiyama, S. Tajima, N. Nakai, K. Machida

    PHYSICA C-SUPERCONDUCTIVITY AND ITS APPLICATIONS   460 巻   頁: 80 - 83   2007年9月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:ELSEVIER  

    We have performed a sub-meV photoemission study on Mg(B1-xCx)(2) for x = 0-0.075. The superconducting (SC) transition temperature (T-c) changes systematically from 38 K to 24 K with increasing the carbon concentration. Because of the extremely high-energy resolution of sub-meV, two features corresponding to the two SC gaps originated from pi and sigma bands are clearly observed even in raw spectra up to x = 0.075. From numerical analyses, we found that the gap size of the sigma band is proportional to T-c, while that of the pi band is almost constant. The temperature and carbon concentration dependences of the two gaps are explained within a simple two-band model based on a mean field theory. Using the theoretical model, we deduced interband and intraband coupling strength constants. The transition temperature is dominated by the intraband coupling of the sigma band, while the interband coupling slightly increases with increasing the carbon concentration. The two-band model shows that the interband coupling slightly pushes up T-c. (c) 2007 Elsevier B.V. All rights reserved.

    DOI: 10.1016/j.physc.2007.03.071

    Web of Science

  56. Observation of a superconducting gap in boron-doped diamond by laser-excited photoemission spectroscopy 査読有り

    K. Ishizaka, R. Eguchi, S. Tsuda, T. Yokoya, A. Chainani, T. Kiss, T. Shimojima, T. Togashi, S. Watanabe, C. -T. Chen, C. Q. Zhang, Y. Takano, M. Nagao, I. Sakaguchi, T. Takenouchi, H. Kawarada, S. Shin

    PHYSICAL REVIEW LETTERS   98 巻 ( 4 )   2007年1月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:AMERICAN PHYSICAL SOC  

    We investigate the temperature (T)-dependent low-energy electronic structure of a boron-doped diamond thin film using ultrahigh resolution laser-excited photoemission spectroscopy. We observe a clear shift of the leading edge below T=11 K, indicative of a superconducting gap opening (Delta similar to 0.78 meV at T=4.5 K). The gap feature is significantly broad and a well-defined quasiparticle peak is lacking even at the lowest temperature of measurement (=4.5 K). We discuss our results in terms of disorder effects on the normal state transport and superconductivity in this system.

    DOI: 10.1103/PhysRevLett.98.047003

    Web of Science

  57. Angle-resolved photoemission study of the cobalt oxide superconductor NaxCoO2 center dot yH(2)O: Observation of the Fermi surface 査読有り

    T. Shimojima, K. Ishizaka, S. Tsuda, T. Kiss, T. Yokoya, A. Chainani, S. Shin, P. Badica, K. Yamada, K. Togano

    PHYSICAL REVIEW LETTERS   97 巻 ( 26 )   2006年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:AMER PHYSICAL SOC  

    The cobalt oxide superconductor NaxCoO2 center dot yH(2)O is studied by angle-resolved photoemission spectroscopy. We report the Fermi surface (FS) topology and electronic structure near the Fermi level (E-F) in the normal state of NaxCoO2 center dot yH(2)O. Our result indicates the presence of the hexagonal FS centered at the Gamma point, while the small pocket FSs along Gamma-K direction are absent, similar to NaxCoO2. The top of the e(g)(') band, which is expected in band calculations to form the small pocket FSs, extends to within similar to 30 meV below E-F, closer to E-F than in NaxCoO2. We discuss its possible role in superconductivity, comparing with other experimental and theoretical results.

    DOI: 10.1103/PhysRevLett.97.267003

    Web of Science

  58. Laser-excited ultrahigh-resolution photoemission spectroscopy of borocarbide superconductor RNi2B2C(R = Y and Er) 査読有り

    T. Baba, T. Yokoya, S. Tsuda, T. Kiss, T. Shimojima, S. Shin, T. Togashi, C. T. Chen, C. Q. Zhang, S. Watanabe, T. Watanabe, M. Nohara, H. Takagi

    PHYSICA C-SUPERCONDUCTIVITY AND ITS APPLICATIONS   445 巻   頁: 46 - 49   2006年10月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:ELSEVIER  

    We present laser-excited ultrahigh-resolution photoemission spectroscopy of YNi2B2C and ErNi2B2C. The extremely high energy resolution enables us to discuss the superconducting (SC) gap function of YNi2B2C and to measure the density of states which is coexisted between superconductivity and antiferromagnetism in ErNiAC. For YNi2B2C, s + g-wave SC gap symmetry cannot reproduce the experimental data, implying importance of taking the complicated electronic structures into consideration. For ErNi2B2C, the observed coherent peak is very broad and finite density of state exists at Fermi level. (c) 2006 Elsevier B.V. All rights reserved.

    DOI: 10.1016/j.physc.2006.03.074

    Web of Science

  59. Superconducting gap of filled skutterudite superconductor LaRu4P12 studied by sub-meV resolution photoemission spectroscopy 査読有り

    S. Tsuda, T. Yokoya, T. Kiss, T. Shimojima, S. Shin, T. Togasi, S. Watanabe, C. Q. Zhang, C. T. Chen, H. Sugawara, H. Sato, H. Harima

    JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN   75 巻 ( 6 )   2006年6月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:PHYSICAL SOC JAPAN  

    We study the superconducting gap of the filled skutterudite superconductor LaRu4P12 (transition temperature T-c = 7.2 K) using a newly developed sub-meV resolution photoemission spectrometer with a vacuum-UV laser as a light source. The result at 4.8 K shows the opening of a superconducting gap, whose spectral shape is well explained with an isotropic s-wave Dynes function using a gap size of 1.3 meV. This corresponds to the reduced gap 2 Delta(0)/k(B)T(c) of 4.2. The temperature dependence of the superconducting gap shows fairly good agreement with the conventional BCS theory. The present results are consistent with those of a moderately strong-coupling and isotropic s-wave superconductor.

    DOI: 10.1143/JPSJ.75.064711

    Web of Science

  60. Bulk and surface sensitive high-resolution photoemission study of Mott-Hubbard systems SrVO3 and CaVO3 査読有り

    R. Eguchi, T. Kiss, S. Tsuda, T. Shimojima, T. Mizokami, A. Chainani, S. Shin, I. H. Inoue, T. Togashi, S. Watanabe, C. Q. Zhang, C. T. Chen, M. Arita, K. Shimada, H. Namatame, M. Taniguchi

    PHYSICA B-CONDENSED MATTER   378-80 巻   頁: 330 - 331   2006年5月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:ELSEVIER  

    We study the electronic structure of Mott-Hubbard systems SrVO3 and CaVO3 with bulk and surface sensitive high-resolution photoemission spectroscopy using low-energy photons (hv = 7-21 eV), including a VUV laser. A clear suppression of the density of states within similar to 0.2 eV of the Fermi level (E-F) is found. The coherent band in SrVO3 and CaVO3 is shown to consist of surface and bulk-derived features. The results indicate that the stronger distortion on the surface of CaVO3 compared to SrVO3 is directly reflected in the coherent DOS at EF, consistent with recent theory. (c) 2006 Elsevier B.V. All rights reserved.

    DOI: 10.1016/j.physb.2006.01.120

    Web of Science

  61. Laser-excited ultrahigh-resolution photoemission study of anisotropic s-wave superconductor YNi2B2C 査読有り

    T. Baba, T. Yokoya, S. Tsuda, T. Kiss, T. Shimojima, S. Shin, T. Togashi, C. T. Chen, C. Q. Zhang, S. Watanabe, T. Watanabe, M. Nohara, H. Takagi

    PHYSICA B-CONDENSED MATTER   378-80 巻   頁: 469 - 470   2006年5月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:ELSEVIER  

    We have performed laser-excited ultrahigh-resolution photoemission spectroscopy of Y(Ni1-xPt2)(2)B2C (x = 0.0, 0.2) and numerical simulation using s, anisotropic s and even s + g symmetry to study the superconducting gap anisotropy in borocarbide supercodnuctors. We observed the reduction of gap anisotropy in the x = 0.2 sample in comparison to the x = 0.0 sample, confirming the anisotropic s-wave gap. We also found that the spectrum of x = 0.0 at 3.5 K cannot be fitted well with the s + g-wave symmetry, implying that the s + g symmetry is too simple to describe over all supercodncuting gap electronic Structure of borocarbides. (c) 2006 Elsevier B.V. All rights reserved.

    DOI: 10.1016/j.physb.2006.01.204

    Web of Science

  62. Bulk- and surface-sensitive high-resolution photoemission study of two mott-hubbard systems: SrVO3 and CaVO3 査読有り

    R Eguchi, T Kiss, S Tsuda, T Shimojima, T Mizokami, T Yokoya, A Chainani, S Shin, IH Inoue, T Togashi, S Watanabe, CQ Zhang, CT Chen, M Arita, K Shimada, H Namatame, M Taniguchi

    PHYSICAL REVIEW LETTERS   96 巻 ( 7 )   2006年2月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:AMER PHYSICAL SOC  

    We study the electronic structure of Mott-Hubbard systems SrVO3 and CaVO3 with bulk and surface-sensitive high-resolution photoemission spectroscopy, using a vacuum ultraviolet laser, synchrotron radiation, and a discharge lamp (h nu=7-21 eV). A systematic suppression of the density of states (DOS) within similar to 0.2 eV of the Fermi level (E-F) is found on decreasing photon energy, i.e., on increasing bulk sensitivity. The coherent band in SrVO3 and CaVO3 is shown to consist of surface and bulk-derived features, separated in energy. The stronger distortion on surface of CaVO3 compared to SrVO3 leads to a higher surface metallicity in the coherent DOS at E-F, consistent with recent theory.

    DOI: 10.1103/PhysRevLett.96.076402

    Web of Science

  63. Heavy-fermion-like state in a transition metal oxide LiV2O4 single crystal: Indication of Kondo resonance in the photoemission spectrum 査読有り

    A Shimoyamada, S Tsuda, K Ishizaka, T Kiss, T Shimojima, T Togashi, S Watanabe, CQ Zhang, CT Chen, Y Matsushita, H Ueda, Y Ueda, S Shin

    PHYSICAL REVIEW LETTERS   96 巻 ( 2 )   2006年1月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:AMERICAN PHYSICAL SOC  

    We have performed a vacuum ultraviolet laser excited photoemission spectroscopy on a d-electron heavy-fermion-like material LiV2O4 single crystal. We observed a sharp peak structure in the density of states at similar to 4 meV above the Fermi level (E-F). The evolution of the peak height corresponds well with the crossover behavior to the heavy-fermion-like state as observed in the thermal and transport properties. The position, shape, and temperature (T) dependence of the peak structure is quite similar to the Kondo resonance observed in conventional f-electron heavy Fermion compounds.

    DOI: 10.1103/PhysRevLett.96.026403

    Web of Science

  64. Laser-excited ultrahigh-resolution photoemission spectroscopy of superconducting Na0.35CoO2 center dot 1.3H(2)O 査読有り

    T Shimojima, T Yokoya, T Kiss, A Chainani, S Shin, T Togashi, C Zhang, C Chen, S Watanabe, K Takada, T Sasaki, H Sakurai, E Takayama-Muromachi

    JOURNAL OF PHYSICS AND CHEMISTRY OF SOLIDS   67 巻 ( 1-3 ) 頁: 282 - 285   2006年1月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:PERGAMON-ELSEVIER SCIENCE LTD  

    We have studied the electronic structure near the Fermi level of the layered cobaltate superconductor Na(0.35)CoO2 center dot 1.3H(2)0 using laser-excited ultrahigh-resolution photoemission spectroscopy (PES). In the normal state, we observed the formation of a pseudogap with an energy scale of similar to 20 meV. Across the superconducting transition, we observed the leading-edge shift at 3.5 K compared to that at 10 K, indicating superconducting gap (SC gap) opening having a gap value Delta of 0.5-0.7 meV. The energy scale of the SC gap is similar to 20 times smaller than that of the pseudogap, suggesting the existence of competing order parameters at low temperatures. (c) 2006 Elsevier Ltd. All rights reserved.

    DOI: 10.1016/j.jpcs.2005.10.124

    Web of Science

  65. Laser-excited photoemission spectroscopy study of superconducting boron-doped diamond 査読有り

    K. Ishizaka, R. Eguchi, S. Tsuda, T. Kiss, T. Shimojima, T. Yokoya, S. Shin, T. Togashi, S. Watanabe, C. -T. Chen, C. Q. Zhang, Y. Takano, M. Nagao, I. Sakaguchi, T. Takenouchi, H. Kawarada

    SCIENCE AND TECHNOLOGY OF ADVANCED MATERIALS   7 巻   頁: S17 - S21   2006年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:TAYLOR & FRANCIS LTD  

    We have investigated the low-energy electronic state of boron-doped diamond thin film by the laser-excited photoemission spectroscopy. A clear Fermi-edge is observed for samples doped above the semiconductor-metal boundary, together with the characteristic structures at 150 x n meV possibly due to the strong electron-lattice coupling effect. In addition, for the superconducting sample, we observed a shift of the leading edge below T-c indicative of a superconducting gap opening. We discuss the electron-lattice coupling and the superconductivity in doped diamond. (c) 2006 NIMS and Elsevier Ltd. All rights reserved.

    DOI: 10.1016/j.stam.2006.05.008

    Web of Science

  66. Photocarrier-injected electronic structure of VO2/TiO2 : Nb 査読有り

    R Eguchi, S Shin, A Fukushima, T Kiss, T Shimojima, Y Muraoka, Z Hiroi

    APPLIED PHYSICS LETTERS   87 巻 ( 20 )   2005年11月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:AMER INST PHYSICS  

    We study the effect of photocarrier injection on the electronic structure of VO2/TiO2:Nb thin films using photoemission spectroscopy. The results indicate that the valence band and core electronic states of VO2 shift systematically to lower binding energy upon photocarrier injection, consistent with doping in a rigid-band picture. The shift in binding energy, and its saturation, follows the known photovoltage behavior. In addition, the V 3d states near E-F exhibit a redistribution/transfer of spectral weight, similar to the temperature dependent insulator to metal transition in VO2. The study provides evidence for hole-doping induced electronic structure changes due to the photocarriers in VO2. (C) 2005 American Institute of Physics.

    DOI: 10.1063/1.2132078

    Web of Science

  67. Carbon-substitution dependent multiple superconducting gap of Mg B2: A sub-meV resolution photoemission study 査読有り

    S. Tsuda, T. Yokoya, T. Kiss, T. Shimojima, S. Shin, T. Togashi, S. Watanabe, C. Zhang, C. T. Chen, S. Lee, H. Uchiyama, S. Tajima, N. Nakai, K. Machida

    Physical Review B - Condensed Matter and Materials Physics   72 巻 ( 6 )   2005年8月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    "Sub-meV" resolution photoemission spectroscopy was used to study carbon-substitution dependence of the multiple superconducting gap of Mg (B1-x Cx) 2. Two features corresponding to σ and π gaps are clearly observed in the raw spectra up to carbon concentration x=0.075. The observed x dependence of the two gaps shows a qualitatively different behavior: the σ gap is proportional to Tc while the π gap shows negligible change. Doping as well as temperature dependence can be explained within the two-band mean-field theory. Implications from the present study are discussed. © 2005 The American Physical Society.

    DOI: 10.1103/PhysRevB.72.064527

    Scopus

  68. Hard-X-ray photoelectron spectroscopy of NaxCoO2 center dot yH(2)O 査読有り

    A Chainani, T Yokoya, Y Takata, K Tamasaku, M Taguchi, T Shimojima, N Kamakura, K Horiba, S Tsuda, S Shin, D Miwa, Y Nishino, T Ishikawa, M Yabashi, K Kobayashi, H Namatame, M Taniguchi, K Takada, T Sasaki, H Sakurai, E Takayama-Muromachi

    NUCLEAR INSTRUMENTS & METHODS IN PHYSICS RESEARCH SECTION A-ACCELERATORS SPECTROMETERS DETECTORS AND ASSOCIATED EQUIPMENT   547 巻 ( 1 ) 頁: 163 - 168   2005年7月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:ELSEVIER  

    We study the bulk electronic structure of Na(x)CoO(2 center dot)yH(2)O using Hard X-ray (HX, hv = 5.95KeV) synchrotron photoelectron spectroscopy (PES). The Co 2p core level spectra show well-separated Co3+ and Co4+ ions. Cluster calculations suggest low spin Co3+ and Co4+ character, and a moderate on-site Coulomb correlation energy U-dd similar to 3-5.5 eV. Photon-dependent valence band PES identifies Co 3d and 0 2p derived states, in near agreement with band structure calculations. We discuss the importance of HX-PES for studying correlated transition metal oxides. (c) 2005 Elsevier B.V. All rights reserved.

    DOI: 10.1016/j.nima.2005.05.021

    Web of Science

  69. Ultrahigh-resolution photoemission spectroscopy of superconductors using a VUV laser 査読有り

    T Kiss, T Shimojima, F Kanetaka, K Kanai, T Yokoya, S Shin, Y Onuki, T Togashi, CQ Zhang, CT Chen, S Watanabe

    JOURNAL OF ELECTRON SPECTROSCOPY AND RELATED PHENOMENA   144 巻   頁: 953 - 956   2005年6月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:ELSEVIER  

    We have developed an ultrahigh-resolution photoemission system using a quasi continuous wave (quasi-CW) VUV laser. The photon energy of the VUV laser is 6.994 eV. It has a line width of 260 mu eV and a repetition rate of 80 MHz. The photon energy of this laser is the highest for a quasi-CW laser. Using a quasi-CW laser removes the space charge effect and hence does not degrade the energy resolution. For the electron analyser, we use the newly designed ultrahigh-resolution photoelectron analyser GAMMADATA-SCIENTA R4000. The analyser resolution is about 250 mu eV with a wide collecting angle of about 38 degrees. The total energy resolution of this system is measured to be 360 mu eV for the Fermi edge of gold. Using this system, we have measured several low transition temperature superconductors and succeeded to observe the bulk superconducting state of these materials. (c) 2005 Elsevier B.V. All rights reserved.

    DOI: 10.1016/j.elspec.2005.01.154

    Web of Science

  70. Photoemission spectroscopic evidence of gap anisotropy in an f-electron superconductor 査読有り

    T Kiss, F Kanetaka, T Yokoya, T Shimojima, K Kanai, S Shin, Y Onuki, T Togashi, C Zhang, CT Chen, S Watanabe

    PHYSICAL REVIEW LETTERS   94 巻 ( 5 )   2005年2月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:AMERICAN PHYSICAL SOC  

    We used low-temperature ultrahigh-resolution (360 mueV) photoemission spectroscopy with a laser as a photon source (Laser-PES) to study the superconducting (SC) gap of an f-electron superconductor CeRu2. The unique combination of the large escape depth expected from the known universal behavior and extremely high-energy resolution has enabled us to directly measure the bulk SC gap of an f-electron superconductor for the first time. The present study provides direct evidence for an anisotropic SC gap in CeRu2, and also demonstrates the potential of Laser-PES in investigating unconventional superconductivity realized in correlated d- and f-electron superconductors.

    DOI: 10.1103/PhysRevLett.94.057001

    Web of Science

  71. Laser-excited ultrahigh-resolution photoemission spectroscopy of Na xCoO 2·yH 2O: Evidence for pseudogap formation 査読有り

    T. Shimojima, T. Yokoya, T. Kiss, A. Chainani, S. Shin, T. Togashi, S. Watanabe, C. Zhang, C. T. Chen, K. Takada, T. Sasaki, H. Sakurai, E. Takayama-Muromachi

    Physical Review B - Condensed Matter and Materials Physics   71 巻 ( 2 )   2005年1月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    We have studied the temperature (T)-dependent electronic structure near the Fermi level of the layered cobaltate superconductor, Na 0.35CoO 2·1.3H 2O, and related materials, using laser-excited ultrahigh-resolution photoemission spectroscopy. We observe the formation of a pseudogap (PG) with an energy scale of ∼20 meV in Na 0.35CoO 2·1.3H 2O and Na 0.35CoO 2·0.7H 2O, which is clearly absent in Na 0.7CoO 2. The energy scale of the PG is larger than the expected value for the superconducting gap, suggesting an additional competing order parameter at low T. We discuss implications of the PG in relation to available transport and magnetic susceptibility results. ©2005 The American Physical Society.

    DOI: 10.1103/PhysRevB.71.020505

    Scopus

  72. Bulk electronic structure of Na<inf>0.35</inf>CoO<inf>2</inf>·1. 3H<inf>2</inf>O 査読有り

    A. Chainani, T. Yokoya, Y. Takata, K. Tamasaku, M. Taguchi, T. Shimojima, N. Kamakura, K. Horiba, S. Tsuda, S. Shin, S. Shin, D. Miwa, Y. Nishino, T. Ishikawa, M. Yabashi, K. Kobayashi, H. Namatame, M. Taniguchi, K. Takada, K. Takada, T. Sasaki, T. Sasaki, H. Sakurai, E. Takayama-Muromachi

    Physical Review B - Condensed Matter and Materials Physics   69 巻 ( 18 )   2004年5月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    High-energy (hv = 5.95 keV) synchrotron photoemission spectroscopy (PES) is used to study bulk electronic structure of Na0.35CoO2· 1.3H2O, the layered superconductor. In contrast to three-dimensional doped Co oxides, Co 2p core level spectra show well-separated Co3+and Co4+ions. Cluster calculations suggest low-spin Co3+and Co4+character, and a moderate on-site Coulomb correlation energy Udd∼3-5.5 eV. Photon dependent valence band PES identifies Co 3d and O 2p derived states, in near agreement with band-structure calculations.

    DOI: 10.1103/PhysRevB.69.180508

    Scopus

    その他リンク: http://orcid.org/0000-0002-1124-0451

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書籍等出版物 3

  1. 固体物理 56, 257 (2021).

    中村飛鳥、下志万貴博、石坂香子( 担当: 共著 ,  範囲: 電荷密度波物質VTe2における光音響フォノンのナノスケールイメージング)

    2021年 

  2. 化学 66, 66 (2011).

    下志万貴博, 辛埴( 担当: 共著 ,  範囲: 第三の超伝導メカニズムの可能性 -鉄ニクタイド超伝導体)

    2011年 

  3. 固体物理 44, 877 (2009).

    辛 埴, 木須 孝幸, 石坂 香子, 下志万 貴博, 渡部 俊太郎( 担当: 共著 ,  範囲: 真空紫外・軟X線レーザーを用いた超高分解能光電子分光)

    2009年 

講演・口頭発表等 47

  1. (風戸賞受賞講演)超高速時間分解電子顕微鏡システムの構築による光誘起現象のダイナミクス研究 招待有り

    下志万貴博

    公益社団法人日本顕微鏡学会第 80 回学術講演会  2024年6月3日 

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    開催年月日: 2024年6月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

  2. Multiscale dynamics of nanomaterials probed by ultrafast transmission electron microscopy 招待有り

    下志万貴博

    CEMS Research Camp  2024年3月1日 

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    開催年月日: 2024年3月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

  3. Observation of electronic nematicity in iron-based superconductors by laser-photoemission electron microscopy 招待有り 国際会議

    Takahiro Shimojima

    MRM2023/IUMRS-ICA2023  2023年12月15日 

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    開催年月日: 2023年12月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

  4. 光誘起格子ダイナミクスの超高速ナノイメージング 招待有り

    下志万貴博

    東北大学 国際放射光イノベーションスマート・研究センター主催 第1回 ナノエラストロニクス・ワークショップ  2023年11月20日 

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    開催年月日: 2023年11月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

  5. 先端電子分光法による電子ネマティック状態の研究 招待有り

    下志万貴博

    名古屋大学 研究会「強相関電子系のフロンティア」  2023年8月21日 

     詳細を見る

    開催年月日: 2023年8月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

  6. (瀬籐賞受賞講演)超高速時間分解電子顕微鏡の開発およびそのナノ構造ダイナミクスへの応用 招待有り

    下志万貴博

    日本顕微鏡学会第79回学術講演会  2023年6月27日 

     詳細を見る

    開催年月日: 2023年6月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

  7. 超高速時間分解電子顕微鏡による固体のナノスケールダイナミクス計測 招待有り

    下志万貴博

    公益財団法人新世代研究所 界面ナノ科学研究会  2023年3月29日 

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    開催年月日: 2023年3月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

  8. 超高速時間分解電子顕微鏡の開発と応用 招待有り

    下志万貴博

    日本顕微鏡学会 第47回関東支部講演会  2023年3月7日 

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    開催年月日: 2023年3月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

  9. 超短パルスレーザーを用いた時間分解透過電子顕微鏡の開発と応用 招待有り

    下志万貴博

    日本顕微鏡学会 第 37 回分析電子顕微鏡討論会  2022年12月8日 

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    開催年月日: 2022年12月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

  10. Development of Ultrafast Scanning Transmission Electron Microscopy with Pixelated Detector 招待有り 国際会議

    Takahiro Shimojima

    MRS2022 Fall Meeting  2022年11月28日 

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    開催年月日: 2022年11月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

  11. Applications of ultrafast transmission electron microscopy 招待有り 国際会議

    Takahiro Shmojima

    Thermo Fisher Scientific, Kamakura 2022  2022年11月21日 

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    開催年月日: 2022年11月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

  12. Magnetic dynamics probed by ultrafast transmission electron microscopy 招待有り 国際会議

    Takahiro Shimojima

    日本顕微鏡学会 Third Japan - Canada Microscopy Societies Joint Symposium 2022  2022年11月3日 

     詳細を見る

    開催年月日: 2022年11月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

  13. 超高速時間分解電子顕微鏡によるナノスケールダイナミクスの観測 招待有り

    下志万貴博

    日本物理学会 2022年秋季大会  2022年9月14日 

     詳細を見る

    開催年月日: 2022年9月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

  14. Realtime observation of skyrmion creation and annihilation process 招待有り

    Takahiro Shimojima

    The 9th CEMS award lectures  2022年4月27日 

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    開催年月日: 2022年4月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

  15. Visualizing the electronic nematic state by laser-photoemission electron microscopy. 招待有り 国際会議

    Takahiro Shimojima

    American Physical society March meeting 2022  2022年3月18日 

     詳細を見る

    開催年月日: 2022年3月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

  16. ポンププローブ法を用いた超高速時間分解電子顕微鏡の開発とその応用 招待有り

    下志万貴博

    日本表面真空学会 第7回 マイクロビームアナリシス研究会  2022年3月3日 

     詳細を見る

    開催年月日: 2022年3月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

  17. 超高速時間分解電子顕微鏡で見る機能性ナノ材料のダイナミクス 招待有り

    第13回放射光学会若手研究会「先端的レーザー分光測定技術の進化とその応用」  2021年12月15日 

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    開催年月日: 2021年12月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

  18. 鉄系超伝導体のレーザー光電子顕微鏡観察 招待有り

    下志万貴博

    物質材料研究機構 ワークショップ「超伝導物質、トポロジカル物質」  2021年11月25日 

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    開催年月日: 2021年11月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

  19. Visualizing the ultrafast phenomena by pump-probe transmission electron microscopy. 招待有り

    Takahiro Shimojima

    広島大学HiSORセミナー  2021年10月26日 

     詳細を見る

    開催年月日: 2021年10月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

  20. 光電子顕微鏡から見たネマティック電子状態 招待有り

    下志万貴博

    日本物理学会 2021年秋季大会シンポジウム  2021年9月21日 

     詳細を見る

    開催年月日: 2021年9月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

  21. 超高速時間分解電子顕微鏡の材料科学への応用 招待有り

    下志万貴博

    物質材料研究機構先端材料解析拠点・磁性・スピントロニクス材料研究拠点共催 第159回先端計測オープンセミナー  2021年9月6日 

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    開催年月日: 2021年9月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

  22. 超高速時間分解電子顕微鏡の現状と展望 招待有り

    下志万貴博

    日本電子株式会社ウェビナー「新領域を切り拓く透過電子顕微鏡とレーザー技術の融合 ~超時間分解TEMおよびレーザー励起その場観察の紹介~」  2021年3月9日 

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    開催年月日: 2021年3月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

  23. 時間分解電子顕微鏡による機能性ナノ材料のダイナミクス観測 招待有り

    下志万貴博

    日本顕微鏡学会超高分解能顕微鏡法分科会, 2020年度研究会「超高時間分解能顕微鏡の進展と展望」  2021年2月19日 

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    開催年月日: 2021年2月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

  24. Ultrafast nematic-orbital excitation in FeSe 招待有り 国際会議

    Takahiro Shimojima

    Research Frontier of Advanced Spectroscopies for Correlated Electron Systems  2019年6月13日 

     詳細を見る

    開催年月日: 2019年6月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

  25. 超高速電子顕微鏡による機能性ナノ材料のダイナミクス観測 招待有り

    下志万貴博

    顕微ナノ材料科学研究会他合同シンポジウム  2019年3月5日 

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    開催年月日: 2019年3月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

  26. ネマティック電子状態の超高速光応答 招待有り

    下志万貴博

    東京大学物性研究所 極限コヒーレント光科学セミナー  2018年6月21日 

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    開催年月日: 2018年6月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

  27. Dynamics of the Nematic Fermi Surface in FeSe Observed by Time-resolved ARPES 招待有り 国際会議

    Takahiro Shimojima

    International Conference on Superconductivity and Magnetism (ICSM) 2018  2018年5月1日 

     詳細を見る

    開催年月日: 2018年5月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

  28. 時間分解電子回折によるダイナミクス研究 招待有り

    下志万貴博

    表面科学会支部セミナー「量子ビームで視る原子層と表面」  2017年11月11日 

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    開催年月日: 2017年11月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

  29. フェムト秒パルス電子を用いた超高速格子ダイナミクスの観測 招待有り

    下志万貴博

    東京大学物性研究所 短期研究会  2017年6月13日 

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    開催年月日: 2017年6月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

  30. Nematic electronic structure of the iron-based superconductor FeSe 招待有り 国際会議

    Takahiro Shimojima

    SUPERSTRIPES 2017  2017年6月7日 

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    開催年月日: 2017年6月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

  31. Nematic electronic structure of the iron-based superconductors 招待有り 国際会議

    Takahiro Shimojima

    Spectroscopies in Novel Superconductors (SNS) 2016  2016年6月23日 

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    開催年月日: 2016年6月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

  32. Orbital ordering in Iron-based superconductors observed by angle-resolved photoemission spectroscopy 招待有り 国際会議

    Takahiro Shimojima

    Energy Materials and Nanotechnology (EMN) meeting 2016  2016年6月21日 

     詳細を見る

    開催年月日: 2016年6月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

  33. FeSeにおけるネマティック電子状態 招待有り

    下志万貴博

    日本物理学会 第71回年次大会 シンポジウム「FeSeのエキゾチック超伝導」  2016年3月19日 

     詳細を見る

    開催年月日: 2016年3月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

  34. Orbital order in FeSe detected by angle-resolved photoemission spectroscopy 招待有り 国際会議

    Takahiro Shimojma

    Energy Materials and Nanotechnology (EMN) meeting 2015  2015年6月14日 

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    開催年月日: 2015年6月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

  35. FeSeにおける軌道秩序と超伝導:デツイン試料を用いた角度分解光電子分光 招待有り

    下志万貴博

    京都大学基礎物理学研究所研究会  2015年6月9日 

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    開催年月日: 2015年6月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

  36. 鉄系超伝導体における軌道秩序 招待有り

    下志万貴博

    京都大学基礎物理学研究所研究会  2014年10月21日 

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    開催年月日: 2014年10月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

  37. Orbital ordering in Iron-based superconductors observed by angle-resolved photoemission spectroscopy 招待有り 国際会議

    Takahiro Shimojima

    Energy Materials and Nanotechnology (EMN) meeting 2014  2014年6月9日 

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    開催年月日: 2014年6月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

  38. 角度分解光電子分光から見た鉄系超伝導体の軌道秩序 招待有り

    下志万貴博

    日本物理学会 第69回年次大会 シンポジウム「多軌道電子系としての鉄系高温超伝導体:軌道とスピンの協奏」  2014年3月27日 

     詳細を見る

    開催年月日: 2014年3月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

  39. 角度分解光電子分光から見た鉄系超伝導体の電子状態 招待有り

    下志万貴博

    Workshop: CROSS roads of Users;J-PARC 第;回;超伝導;磁性とフラストレーション」  2013年12月3日 

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    開催年月日: 2013年12月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

  40. BaFe2As2系における擬ギャップ相 招待有り

    下志万貴博

    京都大学基礎物理学研究所研究会「鉄系高温超伝導の物理~スピンと軌道の協奏~」  2013年10月8日 

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    開催年月日: 2013年10月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

  41. Pseudogap formation above the superconducting dome in iron-pnictides 招待有り 国際会議

    Takahiro Shimojima

    International workshop on “Strong correlations and angle-resolved photoemission spectroscopy” (CORPES13)  2013年8月1日 

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    開催年月日: 2013年8月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

  42. LaFeAsO1-xHxの光電子分光 招待有り

    下志万貴博

    物質材料研究機構 研究会「第3回元素戦略サイエンストーク」  2013年3月8日 

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    開催年月日: 2013年3月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

  43. Pseudogap formation in Iron-pnictides observed by Angle-resolved photoemission spectroscopy 招待有り 国際会議

    Takahiro Shimojima

    Energy Materials and Nanotechnology (EMN) meeting 2013  2013年1月7日 

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    開催年月日: 2013年1月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

  44. Laser angle-resolved photoemission study on iron-pnictides superconductors 招待有り 国際会議

    Takahiro Shimojima

    Energy Materials and Nanotechnology (EMN) meeting 2012  2012年4月16日 

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    開催年月日: 2012年4月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

  45. レーザー光電子分光から見た鉄系超伝導体の超伝導ギャップ対称性 招待有り

    下志万貴博

    名古屋大学 研究会「鉄系超伝導体の対称性」  2010年8月21日 

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    開催年月日: 2010年8月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

  46. レーザー光電子分光から見た鉄系超伝導体の超伝導ギャップ異方性 招待有り

    下志万貴博

    日本物理学会 第65回年次大会 シンポジウム「鉄系超伝導体のペアリング対称性の最前線」  2010年3月21日 

     詳細を見る

    開催年月日: 2010年3月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

  47. Fermi surface of superconducting cobalt oxide probed by angle-resolved photoemission spectroscopy 招待有り

    Takahiro Shimojima

    京都大学基礎物理学研究所 短期研究会 「異方的超伝導現象の統一的理解を目指して」  2005年12月6日 

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    開催年月日: 2005年12月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

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共同研究・競争的資金等の研究課題 3

  1. ナノ材料における超高速現象の可視化と機能開拓

    2024年4月 - 2027年3月

    公益財団法人 東レ科学振興会  東レ科学技術研究助成  

    下志万貴博

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    担当区分:研究代表者  資金種別:競争的資金

    配分額:10000000円 ( 直接経費:10000000円 )

  2. ナノ微細構造によるコヒーレント音響波の制御と可視化

    2023年11月 - 2024年10月

    住友財団  基礎科学研究助成  

    下志万貴博

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    担当区分:研究代表者 

  3. 角度分解光電子分光による鉄系超伝導体の軌道秩序の観測

    2014年6月

    研究者海外派遣援助  

    下志万貴博

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    資金種別:競争的資金

科研費 8

  1. 磁気スキルミオンの超高速電流応答の可視化と機能開拓

    研究課題/研究課題番号:24H00410  2024年4月 - 2027年3月

    科学研究費助成事業 基盤研究(A)  基盤研究(A)

    下志万 貴博

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    担当区分:研究代表者 

    配分額:43030000円 ( 直接経費:33100000円 、 間接経費:9930000円 )

    本研究では、スキルミオンの超高速な電流応答の解明を目的とする。超高速時間分解電子顕微鏡とナノ微細加工による電流通電システムを融合することで、スキルミオンが示す特異な輸送特性を明らかにし、情報担体としての性能を決定する重要なダイナミクスの可視化を行う。具体的には、スキルミオンホール効果、格子欠陥の回避性、ノッチ構造による生成消滅等を示すスキルミオンをピコ秒×ナノメートルの精度で追跡する。スキルミオンが示す量子輸送現象の基礎的理解と、スキルミオンを利用したスピントロニクス素子における機能開拓と高性能化に資することを目指す。

  2. 光渦を用いた固体の新規励起現象の探索

    研究課題/研究課題番号:19K22120  2019年6月 - 2022年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 挑戦的研究(萌芽)  挑戦的研究(萌芽)

    下志万 貴博

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    近年、光の軌道角運動量をもつ新たなレーザー光である「光渦」が実現されている。これまでに光渦の照射による螺旋構造物の形成や微粒子の回転等の物質制御が知られているが、光のトポロジーが物質に転写される過程は明らかになっていない。本研究では、光渦の特性が反映された固体の新たな励起状態を探索し、高精度に可視化することを目的とする。具体的には光渦による磁気スキルミオンや音響フォノンの発生を試み、その形成および伝搬過程を明らかにする。本研究目的を達成するためには、固体の微小領域に励起される空間的非一様なダイナミクスをイメージング検出する必要がある。本研究では、ナノメートルの空間分解能とフェムト秒の時間分解能を両立する実験手法である超高速電子顕微鏡法を用いる。
    今年度は、予備実験として渦構造をもたない超短パルスレーザー照射により生じた音響フォノン(衝撃波)のイメージング検出を試みた。初めにSi単結晶を用いて、光吸収に伴う急激な格子膨張による音響フォノン発生を観測した。明視野像観察において薄片試料を伝わる衝撃波の伝搬をピコ秒の時間分解能で検出した。特に、薄片試料における不連続な境界が振動源となることが明らかとなった。次に、1T"-VTe2において光誘起構造相転移を利用した新規な音響フォノンの観測に成功した。この音響フォノンは、構造相転移により生ずる特定の結晶軸方向の原子変位に起因していると考えられる。さらに結晶構造の異方性を反映し、結晶軸ごとに異なる音速により伝搬する様子をとらえた。これに加えて、本装置に新たに位相板を導入し、生成された光渦を励起光として用いる光学系の構築に着手した。

  3. 超高速電子顕微鏡によるスキルミオンダイナミクスの観測と制御

    研究課題/研究課題番号:18H01818  2018年4月 - 2021年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(B)  基盤研究(B)

    下志万 貴博

      詳細を見る

    スキルミオンは次世代磁気メモリデバイスへの応用が期待されているナノメートルサイズの磁気構造体である。これまでローレンツ電子顕微鏡法によりスキルミオンの存在が明らかにされてきた。しかしスキルミオンの生成過程、外場印加による並進運動、複数の個体間の相互作用など、磁気メモリデバイスとしての性能を決定する重要なダイナミクスの解明は進んでいない。その理由としてナノメートルサイズの磁気構造をナノ秒以上の時間分解能で可視化する手段が非常に限られていることが挙げられる。本研究ではフェムト秒レーザーのパルス性を付加することで高い時間分解能を獲得した超高速ローレンツ電子顕微鏡を用いてスキルミオンダイナミクスの観測を行う。
    今年度は時間分解ローレンツ電子顕微鏡を用いてCoZnMn薄片における磁気スキルミオンの光励起ダイナミクスの可視化に成功した。特に、試料に意図的に格子欠陥を導入することによりスキルミオンの寿命をマイクロ秒程度まで短縮し、ストロボスコピック法により繰り返し可能なダイナミクスとしてとらえることに成功した。本研究では、スキルミオンの生成・輸送・再配列・消滅を含む一連のダイナミクスの時空間階層構造を初めて明らかにした。一般のソフトマターと異なり、電子スピン間に働くマルチスケールな磁気相互作用がスキルミオンダイナミクスにおける階層構造を生み出すことが示唆された。
    一般にナノ構造体は熱揺らぎによるランダムな影響を受けるため、正確に繰り返す運動を誘起することは難しい。本結果は、導入した格子欠陥の影響により統計的に高い確率で生ずるダイナミクスを平均化し抽出した結果であると考えることができる。一方で、スキルミオンの電流駆動など繰り返しが困難な現象に対してはシングルショット法が有効である。今年度のストロボスコピック法による観測により、今後のシングルショット測定システムの構築に向けた指針が得られた。

  4. 強相関超伝導体における電荷・軌道・スピン複合自由度の協奏現象の理論解明

    研究課題/研究課題番号:15H03687  2015年4月 - 2018年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(B)  基盤研究(B)

    紺谷 浩, 下志万 貴博, 大成 誠一郎, 下志万 貴博, 大成 誠一郎

      詳細を見る

    担当区分:研究分担者 

    強相関電子系では、高次の多体効果である「バーテックス補正」の重要性に近年注目が集まっている。我々は、ダイヤグラムの理論と汎関数繰り込み群の理論を両輪に、鉄系超伝導体や銅酸化物超伝導体におけるバーテックス補正の包括的研究を遂行し、未解明問題の解決に取り組んだ。その結果、これらの系で広く観測される電子状態が自発的に回転対称性を破る「電子ネマティック秩序」の発現機構が、Aslamazov-Larkin型バーテックス補正であることを見出した。その物理的意味は「電荷・スピン・軌道の量子的縺れ合い」であり、強相関電子系において大変重要な役割を果たす。

  5. 高効率高分解能光電子分光のための超高繰り返し深紫外光源の開発

    研究課題/研究課題番号:26800166  2014年4月 - 2017年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 若手研究(B)  若手研究(B)

    大間知 潤子, 吉岡 孝高, 五神 真, 石坂 香子, 下志万 貴博

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    本研究の目的は、半球型光電子分析器を用いた高分解能レーザー角度分解光電子分光の測定時間を桁違いに短縮する深紫外光源の開発である。これを達成するため、繰り返し周波数74 MHz、パルス幅10 psのモード同期チタンサファイア発振器の出力光の第四次高調波(波長209 nm)をファブリーペロー(FP)共振器に入射し、繰り返し周波数を15倍の1.1 GHzまで上げることに成功した。本光源を用いて金の多結晶の光電子分光測定を行い、分解能を維持しながら測定時間を二桁短縮できた。更に、ピコ秒モード同期レーザーの縦モード安定化の動的制御により、高フィネスFP共振器を用いた深紫外パルス列の強度安定化を実現した。

  6. フェムト秒時間分解電子線回折による超高速格子ダイナミクスの研究

    研究課題/研究課題番号:23684018  2011年4月 - 2013年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 若手研究(A)  若手研究(A)

    下志万 貴博

      詳細を見る

    時間分解電子線回折装置を完成させた。本装置を用いHOPGやマイカ等の標準試料を用いて透過型及び反射型配置においてフォトカソード電子銃による電子線回折像を得た。さらに透過型配置において、膜厚11nmの金の単結晶薄膜を用いた時間分解測定に成功し、ブラッグピーク強度が10psの時間スケールで減衰する様子を観測した。また、ミクロトームで薄片化したIrTe2単結晶のブラッグピーク観測からは、更に早い2psの時間応答を観測し電子系と格子系との強い結合が示唆された。現状の装置の総合時間分解能は少なくとも2ps以下と見積もられた。鉄系超伝導体FeSeに対する実験は現在も進行中である。

  7. レーザー光電子分光による低温超伝導体の超伝導ギャップ対称性の研究

    研究課題/研究課題番号:22840015  2010年 - 2011年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 研究活動スタート支援  研究活動スタート支援

    下志万 貴博

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    結晶構造における空間反転対称性の破れは、スピン軌道相互作用を通じて電子状態に影響を及ぼす。超伝導状態においてはスピン1重項とスピン3重項の混成が生じ、フルギャップからラインノードに至る多彩な超伝導ギャップ対称性を示すことが予想されている。空間反転対称性が破れた超伝導体であるLi_2(Pd_<1-x>Pt_x)_3Bは、x=0(超伝導転移温度:Tc=7.0K)ではスピン1重項が支配的、x=1(Tc=2.8K)ではスピン3重項が優勢である事が先行研究により指摘されている。本研究では、空間対称性の破れが超伝導ギャップ対称性に与える影響を調べるために、角度積分光電子分光を行った。光電子分光装置として世界最高の冷却性能(T=1.8K)とエネルギー分解能(ΔE=150μeV)を有する新型レーザー光電子分光装置を用いた。Li_2(Pd_<1-x>Pt_x)_3B(x=0,0.25,0.375)の超伝導ギャップスペクトルを得ることに成功し、スピン一重項及びスピン三重項の成分比をパラメーターとしたダインズ関数によるフィッティング解析を行った。その結果、x=0の超伝導ギャップスペクトルは、スピン1重項成分のみのフィッティング関数により再現することができた。一方で、x=0.25及び0.375ではスピン1重項成分のみではデータは再現できず、それぞれ20%と30%のスピン3重項成分を入れることで最適なフィッティング関数が得られた。本研究から、PtによるPdの置換はスピン軌道相互作用の増大をもたらし、その寄与は状態密度における超伝導ギャップ構造に現れるほど大きいことが示唆された。

  8. 超高分解能光電子分光によるコバルト酸化物超伝導体の電子状態の研究

    研究課題/研究課題番号:07J03468  2007年 - 2008年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 特別研究員奨励費  特別研究員奨励費

    下志万 貴博

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    更なる高分解能、低温化を目指した新型光電子分光装置を開発し、コバルト酸化物超伝導体の超電導ギャップ観測に成功し、本物質が強結合超伝導体であることがわかった。今後は角度分解測定を行い、超伝導ギャップの波数依存性を明らかにしたい。
    年度の始まり頃に鉄系超伝導体が発見された。多結晶試料LaFeAsO系の光電子分光実験から、二種類のエネルギースケールの擬ギャップを見出した。小さいスケールのものはTcの低いLaFeAsP系にも共通して見られ、Fe-As間の格子振動とカップルした電子励起が起源として考えられる。大きいスケールのものの起源は不明だが、キャリア数の少ないsemimetalとしての性質に起因する可能性がある。
    単結晶BaFe2As2の角度分解測定を行った。その結果、低温双晶系における単一ドメインからの電子状態を分離観測することに成功した。フェルミ面トポロジー及び構成軌道成分は磁気・構造相転移により大きく変化することが明らかとなった。第一原理計算から、この現象は構造相転移よりも反強磁性秩序形成による影響であることが示唆された。反強磁性相のおけるフェルミ面は単一のd軌道から構成され、トポロジーはかなり三次元的になっていることを明らかにした。本実験から、BaFe2As2は磁気・構造相転移により軌道選択的な電子構造変化を起こし、その反強磁性状態は軌道分極したフェルミ面を有することが明らかとなった。

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産業財産権 1

  1. 5次元電子顕微鏡及びその解析方法

    下志万貴博, 中村飛鳥

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    出願人:理化学研究所

    出願番号:特願2021-152759  出願日:2022年9月

    公開番号:特開WO/2023/047932  公開日:2023年3月

    特許番号/登録番号:PCT/JP2022/033313 

    出願国:特許協力条約より出願  

 

メディア報道 15

  1. 風戸賞・風戸研究奨励賞授賞式 新聞・雑誌

    科学新聞  https://sci-news.co.jp/topics/8800/  2024年3月

  2. 風戸研究奨励会、下志万氏ら若手研究者6人表彰 新聞・雑誌

    日刊工業新聞  https://www.nikkan.co.jp/articles/view/00704099?gnr_footer=0075234  2024年3月

  3. プレスリリース:ナノスケールで整列する電子を可視化 -物性理論の常識を覆す電子のうねりの発見- インターネットメディア

    東京大学物性研究所, 理化学研究所  Science 373, 1122 (2021).  https://www.issp.u-tokyo.ac.jp/maincontents/news2.html?pid=13810  2021年9月

  4. 鉄系超伝導 電子に波 [東大・理研 未知の力 存在示唆] 新聞・雑誌

    日刊工業新聞  Science 373, 1122 (2021).  2021年9月

  5. プレスリリース:柔らかいスキルミオンの挙動を解明 -10億分の1秒の精度でムービー計測- インターネットメディア

    理化学研究所  Science Advances 7, eabg1322 (2021).  https://www.riken.jp/press/2021/20210617_1/  2021年6月

  6. プレスリリース:せん断音響波のナノスケールイメージング -超高速時間分解電子顕微鏡で音響波の生成メカニズムを解明- インターネットメディア

    理化学研究所  Nano Lett. 20, 4932 (2020).  https://www.riken.jp/press/2020/20200612_3/index.html  2020年6月

  7. プレスリリース:電荷密度波で電子構造の「ねじれ」をスイッチする ~トポロジカル状態の高速制御に向けた新しい指針を開拓~ インターネットメディア

    東京大学大学院工学系研究科  Nat. Commun. 11, 2466 (2020).  https://www.t.u-tokyo.ac.jp/press/foe/press/setnws_202005191140261595066034.html  2020年5月

  8. プレスリリース:電子液晶における電子の揺らぎを観測 -高温超伝導体の電子が示す集団運動の解明- インターネットメディア

    理化学研究所, 東京大学大学院 工学系研究科  Nat. Commun. 10, 1946 (2019).  https://www.riken.jp/press/2019/20190530_1/  2019年5月

  9. プレスリリース:鉄系超伝導体における新しい電子構造の発見 ‐超伝導と共存する未知の秩序相‐ インターネットメディア

    東京大学物性研究所, 東京大学大学院 工学系研究科  Science Advances 3, e1700466 (2017).  https://www.issp.u-tokyo.ac.jp/maincontents/news2.html?pid=2073  2017年8月

  10. RIKEN Research Highlight : Superconductivity’s third side unmasked インターネットメディア

    理化学研究所  Science 332, 564 (2011).  https://www.riken.jp/en/news_pubs/research_news/rr/6628/#:~:text=Superconductivity%E2%80%99s%20third%20side%20unmasked%20A%20previously%20unknown%20and,between%20two%20electron%20orbitals%20%28zx%20and%20yz%29%20%28bottom%29.  2011年6月

  11. Iron-pnictide electron orbital pairing promises higher-temperature superconductors インターネットメディア

    Phys. Org  Science 332, 564 (2011).  https://phys.org/news/2011-05-iron-pnictide-electron-orbital-pairing-higher-temperature.html  2011年5月

  12. 鉄系超伝導の仕組みを解明 東大グループ 新聞・雑誌

    読売新聞  Science 332, 564 (2011).  2011年4月

  13. 鉄系超伝導体 電子対結合の仕組み「東大、第3の機構発見」 新聞・雑誌

    日刊工業新聞  Science 332, 564 (2011).  2011年4月

  14. プレスリリース:鉄系超伝導体における新しい高温超伝導メカニズムの発見 -格子振動、スピンに続く第三の起源- インターネットメディア

    東京大学物性研究所  Science 332, 564 (2011).  https://www.jst.go.jp/pr/announce/20110408/  2011年4月

  15. RIKEN Research Highlight : Rattling the cages of superconductivity インターネットメディア

    理化学研究所  Phys. Rev. Lett. 99, 117003 (2007).  https://www.riken.jp/en/news_pubs/research_news/rr/5154/  2007年12月

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