田中清尚（准教授）(2ページ） 分子研リポート2015 | 分子科学研究所

研究領域の現状　181

光物性測定器開発研究部門（極端紫外光研究施設）

田　中　清　尚（准教授） （2 0 1 4 年 4 月 1 日着任）

A-1) 専門領域：物性物理学，放射光科学

A-2) 研究課題：

a) 高温超伝導体の電子状態の解明

b) 新規スピン分解角度分解光電子分光装置の開発 c) 角度分解光電子分光における低温技術の開発

A-3) 研究活動の概略と主な成果

a) 銅酸化物高温超伝導体の中でも高い超伝導転移温度（T_c）を示す物質の一つであるBi2223 の電子状態を，UVSOR BL7U において角度分解光電子分光測定を行うことで明らかにした。装置の改良により角度分解能を向上させたこと

で，これまで報告されていなかった新しいエネルギーバンドが存在することを世界に先駆けて観測した。これは単 位胞中に３つあるCuO₂面のうち外側の２枚の電子が相関することによって引き起こされている可能性がある。今後 このエネルギーバンドの分散の詳細を観測しその起源を明らかにすることで，高温超伝導との関連を調べる予定で ある。

b) 固体の光電子分光ビームラインであった BL5U では，高性能化を目指してビームラインとエンドステーションの全面

的な更新を行っている。分光器には，入射スリットレスMonk-Gillieson 型可変偏角不等間隔平面回折格子分光器を 採用しており，光子数10¹²光子数／秒以上と分解能10⁴以上を同時に実現できていることを確認した。また，エン ドステーションでは，新しい角度分解光電子分光装置を共同開発し，従来は検出できなかったスリットに垂直⽅向の 電子を，電子レンズにより取り込むことで，広い運動量空間の電子状態を簡単に測定できるようになった。また同時 に角度分解能が大幅に向上した。この機能を応用することで３次元のスピン分解角度分解光電子分光測定が可能と なると考えられる。ビームラインは２０１６年度より高分解能角ビームラインとしてユーザー利用を開始する。 c) 角度分解光電子分光実験の高エネルギー分解能測定には，試料をどれだけ冷却できるかが重要となる。BL5U 用に

開発した冷却可能な5 軸マニピュレータは試料部において 5 K，参照用金部で 4 K という低温を達成し，放射光施 設の光電子分光装置としては世界でもトップクラスである。現在UVSOR で最も高分解能な測定が可能である BL7U では，試料を12 K までしか冷却することができないため，その性能を十分生かすことができていない。そこで試料 部において5 K を目指して新たに 6 軸マニピュレータの開発を進めている。２０１６年度からビームラインへ導入する 予定である。

B-1) 学術論文

M. HASHIMOTO, E. A. NOWADNICK, R.-H. HE, I. M. VISHIK, B. MORITZ, Y. HE, K. TANAKA, R. G. MOORE, D. H. LU, Y. YOSHIDA, M. ISHIKADO, T. SASAGAWA, K. FUJITA, S. ISHIDA, S. UCHIDA, H. EISAKI, Z. HUSSAIN, T. P. DEVEREAUX and Z.-X. SHEN, “Direct Spectroscopic Evidence for Phase Competition between the Pseudogap and Superconductivity in Bi₂Sr₂CaCu₂O_8+δ,” Nat. Mater. 14, 37–42 (2015).

182　研究領域の現状

T. HIRAHARA, T. SHIRAI, T. HAJIRI, M. MATSUNAMI, K. TANAKA, S. KIMURA, S. HASEGAWA and K. KOBAYASHI, “Role of Quantum and Surface-State Effects in the Bulk Fermi-Level Position of Ultrathin Bi Films,” Phys. Rev. Lett. 115, 106803 (5 pages) (2015).

T. KOBAYASHI, K. TANAKA, S. MIYASAKA and S. TAJIMA, “Importance of Fermi Surface Topology for In-Plane Resistivity Anisotropy in Hole- and Electron-Doped Ba(Fe_1–xTM_x)₂As₂ (TM = Cr, Mn and Co),” J. Phys. Soc. Jpn. 84, 094707 (5 pages) (2015).

B-4) 招待講演

田中清尚, 「UVSOR におけるスピン分解角度分解光電子分光」, 応用物理学会東海支部開催第２６回基礎セミナー , 名古屋 大学, 名古屋, 2015年 8月.

B-7) 学会および社会的活動

学会誌編集委員

日本放射光学会誌編集委員 (2014– ).

B-10) 競争的資金

科研費若手研究（スタートアップ）「高温超伝導体の反射型テラヘルツ時間領域分光」, , 田中清尚 (2008年 –2009年). 科研費若手研究(B), 「電荷・スピンストライプ秩序相を有する高温超伝導体の電子構造」, 田中清尚 (2012年 –2014年). グローバルCOE プログラム「物質の量子機能解明と未来型機能材料創出」萌芽的研究, 「鉄系超伝導体における低エネル

ギー電荷応答」, 田中清尚 (2012年).

自然科学研究機構新分野創成センターイメージングサイエンス研究分野プロジェクト, 「ディフレクターを用いた新しい高分 解能運動量空間電子状態イメージング」, 田中清尚 (2015年).

C) 研究活動の課題と展望

４月に新しい助教が着任し，研究をする体制が整いつつある。UVSORのBL5Uにおいては高分解能角度分解光電子分光ビー ムラインとしては一応の立ち上げが終了したものの，スピン分解に向けて開発するべきことはまだ多い。今年度はBL5U， BL7U の高分解能化・高精度化が大きく進んだ。高分解能を利用した実験を行いつつ，スピン分解の開発を進めていきたい。