高温超伝導および高温強磁性ホウ素化合物の高分解能角度分解光電子分光

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前年度に引き続き、「超高分解能光電子分光装置」の更なる改良を行った。光電子検出系において、高画素数のCCDカメラを導入し、これに伴い電子レンズシステムの再調整を行った。また、データ転送システムと測定プログラムを改良する事で、測定時間を大幅に短縮した。さらに、試料を取り囲む熱輻射シールドの全表面に金メッキを施すことで、固体試料において最高エネルギー分解能1.3meVを達成した。これらの装置改良と並行して、高分解能角度分解光電子分光法により、ホウ素化合物の電子構造に以下の新しい知見を得た。本研究での高分解能角度分解光電子分光実験により、そのMgB_2の超伝導機構が基本的に2バンド超伝導の枠組みで理解できることを示したが、その際、Γ(A)点で観測された電子面が、LDAバンド計算では全く再現されず、大きく食い違っているという問題点が残った。そこで、MgB_2の非超伝導参照物質で全く同一の結晶構造を持つAlB_2の高分解能角度分解光電子分光実験を行い、この物質のバンド構造とフェルミ面を決定した。MgB_2の結果と比較すると、両物質でπバンドはK(H)点近くでフェルミ準位を切るのに対し、σバンドはAlB_2では完全に占有されている事を見いだした。また、AlB_2においてもΓ(A)点中心の電子面を観測し、LDAバンド計算と大きく食い違っている事を見出した。この食い違いの起源として表面特有の電子構造の影響を検討する目的で、光電子の脱出長が紫外光の3倍以上であるX線を用いて角度分解光電子分光実験を行った。その結果、このバンドは表面に由来する構造である事を見いだした。以上の事から、LDA計算を基礎として構築された2バンドモデルは妥当であり、MgB_2の超伝導にはσバンドが重要な寄与を持っていると結論した。