動的平均場理論を用いた共鳴非弾性X線散乱のマルチスケール解析手法の開発と応用

本年度は、近藤転移と共鳴非弾性X線散乱(RIXS)スペクトルの低エネルギー励起構造の関係を調べた。昨年までに開発・整備した密度汎関数理論(DFT)と動的平均場理論(DMFT)に基づくRIXSスペクトルの計算コードを4f軌道自由度を扱えるように拡張した。近藤格子系の典型物質であるCePd3を研究対象として選び、M端RIXSスペクトルの温度依存性を計算し、RIXSの低エネルギー構造が近藤ギャップの形成やCe4fバンドの繰り込みを直接反映することを見出した。欧州の実験グループが最近測定したRIXSの温度変化と今回の計算結果がよく一致していることも確認できた。また、DFT+DMFT法で計算した一粒子スペクトルとRIXSの実験スペクトルの運動量依存性の比較から、近藤格子状態の形成に伴う非占有帯の4f状態の温度変化も明らかにした。また、ブルックヘブン国立研究所の実験グループと共同でFe2O3の高分解能RIXSを調べ、L端RIXSで５次までのマグノンを観測できることを示した。光学遷移選択則を正確に考慮したDFT+DMFT法によるRIXS計算とスピン波理論を用いて計算した運動量分散の結果を組み合わせ、5次までのマグノン分散特性とその光励起機構を明らかにした。L端RIXSの中間状態で内殻軌道に働く大きなスピン軌道相互作用及び内殻電子と価電子の多重項相互作用を正確に考慮することが、高次のスピン励起を理解・予言するために重要であることを示した。

本年度は、近藤転移と共鳴非弾性X線散乱(RIXS)スペクトルの低エネルギー励起構造の関係を調べた。昨年までに開発・整備した密度汎関数理論(DFT)と動的平均場理論(DMFT)に基づくRIXSスペクトルの計算コードを4f軌道自由度を扱えるように拡張した。近藤格子系の典型物質であるCePd3を研究対象として選び、M端RIXSスペクトルの温度依存性を計算し、RIXSの低エネルギー構造が近藤ギャップの形成やCe4fバンドの繰り込みを直接反映することを見出した。欧州の実験グループが最近測定したRIXSの温度変化と今回の計算結果がよく一致していることも確認できた。また、DFT+DMFT法で計算した一粒子スペクトルとRIXSの実験スペクトルの運動量依存性の比較から、近藤格子状態の形成に伴う非占有帯の4f状態の温度変化も明らかにした。また、ブルックヘブン国立研究所の実験グループと共同でFe2O3の高分解能RIXSを調べ、L端RIXSで５次までのマグノンを観測できることを示した。光学遷移選択則を正確に考慮したDFT+DMFT法によるRIXS計算とスピン波理論を用いて計算した運動量分散の結果を組み合わせ、5次までのマグノン分散特性とその光励起機構を明らかにした。L端RIXSの中間状態で内殻軌道に働く大きなスピン軌道相互作用及び内殻電子と価電子の多重項相互作用を正確に考慮することが、高次のスピン励起を理解・予言するために重要であることを示した。