論文 - 神原　陽一

Oxygen vacancy-originated highly active electrocatalysts for the oxygen evolution reaction

Hirai S., Morita K., Yasuoka K., Shibuya T., Tojo Y., Kamihara Y., Miura A., Suzuki H., Ohno T., Matsuda T., Yagi S.

Journal of Materials Chemistry A （Journal of Materials Chemistry A）  6 （ 31 ） 15102_1 - 15102_8 2018年07月

共著, 査読有り,  ISSN  20507488

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混合アニオン層状化合物の一種であるSr2VFeAsO3-deltaは酸素量の変化により, その超伝導転移温度が変化することが知られている。本論文では、Sr2VFeAsO3-deltaの酸素発生反応、すなわち水分解反応の触媒としての機能を新たに報告する。さらに計算機シミュレーションにより、水分解に寄与する結晶学的な特徴を明らかにした。

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Synthesis, crystal structure, and thermoelectric properties of layered antimony-selenides REOSbSe2 (RE = La, Ce)

Y. Goto, A. Miura, R. Sakagami, Y. Kamihara, C. Moriyoshi, Y. Kuroiwa, Y. Mizuguchi

Journal of the Physical Society of Japan 87 （ 7 ） 074703_1 - 074703_6 2018年06月

研究論文（学術雑誌）, 共著, 査読有り

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混合アニオン層状化合物の一種であるREOSbSe2 (RE = La, Ce)の高温輸送特性を報告する。REOSbSe2は、空間群P4/nmmであり、SbSe2層とReO層が交互に積層した構造を示す。 RE = La, Ce のいずれの場合も、n型の半導体である。 RE = La と RE = Ce の光学バンドギャップはそれぞれ 1.0 eV と 0.6 eVである。REOSbSe2は比較的低い熱伝導率を示す。

Electronic structure of the iron-based superconductor (La,Eu)FeAsO<inf>1-x</inf>F<inf>x</inf> investigated by laser photoemission spectroscopy

Malaeb W., Awad R., Hibino T., Kamihara Y., Kondo T., Shin S.

Physica B: Condensed Matter （Physica B: Condensed Matter）  536   781 - 784 2018年05月

ISSN  09214526

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鉄系超伝導体の内, (La, Eu)FeAsO1-xFx (LaEu1111)の光電子分光による解析を報告する.
LaEu1111は, その組成から, 1111系と呼ばれる化合物群の一つである. 1111系は, 鉄系高温超伝導体のうち, バルク超伝導体としては最も高い超伝導転移温度を示す. LaEu1111中のEuは1111系のなかでホールをドープする働きをする. 少くとも, 光電子分光スペクトルによれば, LaEu1111は低温で2つの構造を示す. 一つは, 超伝導転移に起因する 14 meV の超伝導ギャック. もう一つは, 35 meVの, 常伝導状態でも観測される擬ギャップである. LaEu1111は, フッ素量を変化させることで, 超伝導体と常伝導体を作り分けることができるが, 常伝導LaEu1111は, 41 meVの擬ギャップを示す. これらの測定は, 過去の1111系の特徴と矛盾しない.

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Superconducting critical current densities for Sr2VFeAsO3-delta wires fabricated by ex-situ powder-in-tube process

S. Iwasaki, M. Matoba, Y. Kamihara

材料の科学と工学 （日本材料科学会 編集委員会）  55 （ 2 ） 77 - 82 2018年04月

研究論文（学術雑誌）, 共著, 査読有り

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混合アニオン層状化合物(mixed anion layered compound, MALC)の一つであるSr2VFeAsO3の超伝導線材の作製に, Powder-in-tube法を用いて世界で初めて成功した. 熱処理は, 900℃で1-4時間とした. ゼロ抵抗が観測され, 低温外挿による絶対零度での超伝導電流密度(Jc)は, 45.3 Acm-2であった.

層状酸化カルコゲン化物LaCuSeOの高密度多結晶における熱電変換性能の一軸加圧異方性

加藤達輝, 神原陽一, 木方邦宏, 李哲虎

材料の科学と工学 （日本材料科学会 編集委員会）  55 （ 2 ） 67 - 71 2018年04月

研究論文（学術雑誌）, 査読有り

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層状酸化カルコゲン化物LnCuChOの電気的性質は, これまで非常に多くの労力をかけて研究されてきた.
室温では絶縁体であるLaCuSeOの高密度試料を一軸加圧により作製し, 高温での熱電変換性能を明らかにした.
LaCuSeOのゼーベック係数(S)は, 高温で温度上昇とともに減少する半導体的な性質を示し, 高温でS = 800 μV/K の高い熱電能を示す.
LaCuSeOの熱伝導率, 熱電能, 及び電気抵抗率の温度依存性は, いずれも加圧方向に依存する異方性を示す.

SnAs層を含む六方晶層状化合物EuSn2As2の多結晶合成

R. Sakagami, Y. Goto, Y. Mizuguchi, M. Matoba, Y. Kamihara

材料の科学と工学 （日本材料科学会 編集委員会）  55 （ 2 ） 72 - 76 2018年04月

研究論文（学術雑誌）, 査読有り

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新規熱電変換材料として期待されるSnAs層をもつEuSn2As2の多結晶合成の詳細を報告する。 固相反応に用いるルツボとして、アルミナとカーボンの二種を検討し、いずれの場合も主相としてEuSn2As2相を得た。カーボンを使用した場合に、自己フラックとしての、Sn以外の異相の検出されない試料を得た。本報告は、2017年のArguillaらによる試料合成につづいて、2例目であり、Arguillaらの試料と格子定数が異なる。

Transport Properties of the Layered Transition Metal Oxypnictide Sr <inf>2</inf> ScCo <inf>1-x</inf> Fe <inf>x</inf> PO <inf>3</inf> with Fe-doped Co <inf>1-x</inf> Fe <inf>x</inf> P layers

Okada S., Kamihara Y., Ohkubo N., Ban S., Matoba M.

Journal of Physics: Conference Series （Journal of Physics: Conference Series）  969 （ 1 ）  2018年04月

ISSN  17426588

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© Published under licence by IOP Publishing Ltd. Polycrystalline samples of novel oxypnictides, Sr 2 ScCo 1-x Fe x PO 3 , with Fe-doped Co 1-x Fe x P layer were synthesized, and their resistivities and Seebeck coefficients were measured. These materials, Sr 2 ScCo 1-x Fe x PO 3 , crystallize in a layered structure which represent an alternative stack of ThCr 2 Si 2 type Co 1-x Fe x layers and K 2 NiF 4 type Sr 2 ScO 3 layers. The resistivities (ρ) decrease with decreasing temperature like a metal. The Seebeck coefficients (S) show negative values at room temperature, while the S show positive values for x = 0.04-0.7 at low temperature.

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NMR study of the layered cobalt oxyphosphide Sr<inf>2</inf>Sc(Co<inf>1-x</inf>Fe <inf>x</inf> )PO<inf>3</inf>

Magishi K., Watanabe R., Hisada A., Saito T., Koyama K., Okada S., Kamihara Y., Ohkubo N., Ban S., Matoba M.

Journal of Physics: Conference Series （Journal of Physics: Conference Series）  969 （ 1 ）  2018年04月

ISSN  17426588

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© Published under licence by IOP Publishing Ltd. We report the results of 31P-nuclear magnetic resonance (NMR) measurements on the layered cobalt oxyphosphide Sr2Sc(Co1-xFe x )PO3 in order to investigate the magnetic properties at low temperatures from a microscopic view point. The 31P-Knight shifts measured at the resonance peak maximum of Sr2Sc(Co1-xFe x )PO3 have positive values and are T-independent in an entire temperature range, and the absolute value decreases with increasing Fe content. Also, the nuclear spin-lattice relaxation rate 1/T 1 is almost proportional to the temperature at low temperatures. The magnitude of 1/T 1 T decreases with increasing the Fe content, which suggests the decrease of the density of states around the Fermi level.

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Synthesis, crystal structure, and thermoelectric properties of layered antimony selenides reosbse<inf>2</inf> (RE = La, Ce)

Goto Y., Miura A., Sakagami R., Kamihara Y., Moriyoshi C., Kuroiwa Y., Mizuguchi Y.

Journal of the Physical Society of Japan （Journal of the Physical Society of Japan）  87 （ 7 ）  2018年

ISSN  00319015

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©2018 The Physical Society of Japan Inspired by the recent first-principles calculations showing the high thermoelectric performance of layered pnictogen chalcogenides, we experimentally characterise the crystal structure and high-temperature transport properties of the layered antimony selenides REOSbSe2 (RE = La, Ce). The crystal structure of REOSbSe2 was the tetragonal P4=nmm space group, consisting of alternate stacks of SbSe2 and REO layers. These two compounds were n-type semiconductors. The optical band gaps of LaOSbSe2 and CeOSbSe2 were evaluated to be 1.0 and 0.6 eV, respectively. The room-temperature thermal conductivity was 1.5 W m−1 K−1 for RE = La and 0.8 W m−1 K−1 for RE = Ce. These relatively low thermal conductivities were comparable to those of isostructural layered bismuth chalcogenides. We substituted O2− with F− ions to introduce electrons as charged carriers to optimize the thermoelectric performance, but increasing the electrical conductivity was still challenging.

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鉄系超伝導体LaFeAsO1-xFx中の磁気モーメント消失に関する計算化学的検証

金安航大, 日比野拓, 的場正憲, 神原陽一

材料の科学と工学 （日本材料科学会 編集委員会）  54 （ 4 ） 140 - 144 2017年08月

査読有り

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ZrCuSiAs型の層状構造は, p型半導体機能, 高機能熱電変換機能, 及び高温超伝導などの様々な機能性を示す. 本稿ではZrCuSiAs型化合物の内, 鉄系高温超伝導体として知られる
LaFeAsO1-xFxに着目し, そのスピン分極の変化を密度汎関数理論により検証した. 実験で観察されるフッ素濃度上昇に伴うスピン分極の消失がよく再現された.

NMR study of the layered cobalt oxyphosphide Sr2Sc(Co1−xFex)PO3

K. Magishi, R. Watanabe, A. Hisada, T. Saito, K. Koyama, S Okada, Y. Kamihara, N. Ohkubo, S. Ban, M. Matoba

Journal of Physics: Conference Series 969 （ 1 ） 012068_1-5 2017年04月

研究論文（国際会議プロシーディングス）, 共著, 査読有り

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新規なコバルト酸化ニクタイドであるSr2Sc(Co1-xFex)PO3の31P-核磁気共鳴(NMR)の結果を報告する。NMRは、結晶の局所構造を調べるために有用であるため、これを利用した。31P-NMRは粉末試料に特有の波形を示す。核スピン緩和率を示す1/T1は温度に対して比例する。1/T1TはFeの置換量の上昇とともに上昇する。すなわちFeの置換はフェルミ準位付近の状態密度の上昇を与える。

Transport Properties of the Layered Transition Metal Oxypnictide Sr2ScCo1-xFexPO3 with Fe-doped Co1-xFexP

S. Okada, Y. Kamihara, N. Ohkubo, S. Ban, and M. Matoba

Journal of Physics: Conference Series 969 （ 1 ） 012032_1-5 2017年04月

研究論文（国際会議プロシーディングス）, 共著, 査読有り

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新規なオキシプニクタイド, Sr2CcCo1-xFexPO3の合成と電気的性質を報告する. 電気的性質として, 電気抵抗率とゼーベック係数の温度依存を測定した.
Sr2CcCo1-xFexPO3は, ThCr2Si2型のCo1-xFex層とK2NiF4型のSr2ScO3層の積層した結晶構造を示す. 電気抵抗は, 温度とともに上昇する金属的な挙動を示す. ゼーベック係数は, 室温では負であるが, 高温では, x = 0.04-0.7の組成において正を示す.

Discovery of the Pt-Based Superconductor LaPt5As

M. Fujioka, M. Ishimaru, T. Shibuya, Y. Kamihara, C. Tabata, H. Amitsuka, A. Miura, M. Tanaka, Y. Takano, H. Kaiju, and J. Nishii

Journal of the American Chemical Society 138 （ 31 ） 9927 - 9934 2016年07月

研究論文（学術雑誌）, 共著, 査読有り

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新規な超伝導体であるLaPt5Asを発見した。この構造はカワイ型高圧セルを用いた高圧合成によってのみ得られる。LaPt5Asの超伝導転移温度は2.6 Kである。この物質の結晶相は熱処理温度に依存し、10 GPa付近での合成により単相な試料が得られる。LaPt5Asのc軸長は6 nmを超え、非常に長い。密度汎関数理論による電子状態計算によると、LaPt5Asの電気伝導はPtによる金属結合ネットワークを介して実現していることが予想された。

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Crystal Structure, Electronic Structure, and Photocatalytic Activity of Oxysulfides: La2Ta2ZrS2O8, La2Ta2TiS2O8, and La2Nb2TiS2O8

Yosuke Goto, Jeongsuk Seo, Kazunori Kumamoto, Takashi Hisatomi, Yoshikazu Mizuguchi, Yoichi Kamihara, Masao Katayama, Tsutomu Minegishi, Kazunari Domen

Inorganic Chemistry 55 （ 7 ） 3674 - 3679 2016年03月

研究論文（学術雑誌）, 共著, 査読有り

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新規な酸化硫化物 La2Ta2ZrS2O8 (LTZSO)、La2Ta2TiS2O8 (LTTSO)、及びLa2Nb2TiS2O8 (LNTSO)を合成しその結晶構造、電子構造、光触媒活性を可視光における水分解反応に対して明らかにした。LTZSOは腐食性陽極として働く電子受容体の働きにより水を分解し酸素を発生させており、光触媒として機能する。この機能は、LTZSOに存在する平坦なバンド構造に由来する。

The electronic structure of structurally strained Mn3O4 postspinel and the relationship with Mn3O4 spinel

Shigeto Hirai, Yosuke Goto, Yuki Sakai, Atsushi Wakatsuki, Yoichi Kamihara, and Masanori Matoba

Journal of the Physical Society of Japan 84 （ 11 ） 114702_1-6 2015年10月

研究論文（学術雑誌）, 共著, 査読有り

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Mn3O4は15 GPa 以上の高圧下で、スピネル構造からポストスピネル構造に転移し、低温から室温にかけて、逐次結晶構造相転移が生じることがHiraiらにより確かめられている。本論文は、粉末の反射率分光法、及び密度汎関数理論を用いてポストスピネル型Mn3O4の電子磁気構造を、実験的、理論的に明らにする。Mn3O4は絶縁体であり、伝導体に存在するエネルギーの異なる２つの状態密度の存在は、実験的にも示された。

Electrical and Thermal Transport of Layered Bismuth-chalcogenide EuBiS2F at temperatures between 300 and 623 K

Yosuke Goto, Joe Kajitani, Yoshikazu Mizuguchi, Yoichi Kamihara Masanori Matoba

Journal of the Physical Society of Japan 84 （ 8 ） 085003_1-2 2015年07月

研究論文（学術雑誌）, 共著, 査読有り

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層状ビスマス硫化物 EuBiS2Fの電気的熱的輸送現象を報告する。この物質において、Eu 4f-Bi6p軌道混成とそれに起因する興味深い輸送現象が予想されている。しかしながら300 K以上の温度領域では、EuBiS2Fで観察される輸送現象は4f軌道が電気的性質に寄与しないLaBiS2Oと同様であり、Eu 4f-Bi 6p軌道混成の影響は定かで無い。EuBiS2Fの格子熱伝導率はSrBiS2Fに比べて小さい。 これはEuがSrに比べ、質量数が大きいことに起因する。

Electrical / thermal transport and electronic structure of binary cobalt pnictides CoPn2 (Pn = As and Sb)

Yosuke Goto, Syuhei Miyao, Yoichi Kamihara, and Masanori Matoba

AIP Advances 5 （ 6 ） 067147_1-7 2015年06月

研究論文（学術雑誌）, 共著, 査読有り

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多結晶CoPn2 (Pn = As, Sb)の電気伝導と熱伝導を、300-900 Kの間で報告する。CoAs2は高温まで半導体的な電気抵抗率の温度依存性を示すのに対し、CoSb2はこの温度領域では金属的な縮退した半導体となる。いずれも10 Wm-1K-1の熱電材料としては高い熱伝導率を示すため、熱電変換無次元性能指数ZTは0.1 付近にある。

A Ferromagnetic Quantum Critical Pont in Heavy-Fermion Iron Oxypnictide CeFe1-xCrxPO

Tomohiro Okano, Shinji Kitao, Makoto Seto, Toshiyuki Atou, Mitsuru Itoh, Masanori Matoba, Yoichi Kamihara

Journal of Applied Physics 117 （ 17 ） 17E123_1-4 2015年04月

研究論文（国際会議プロシーディングス）, 共著, 査読有り

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量子相転移(QCP)は、磁性に近接し、しばしば超伝導相の出現を伴うことから、多くの研究者に着目される物理現象である。本報告では、重い電子系で生じる強磁性的なQCPに関して予備的な報告を行う。Ce(Fe1-xCrx)PO (x = 0.10, 0.20, 0.30)多結晶試料は、固相反応により作製された。各試料の結晶相はX線回折により確認した。各試料の磁気転移温度はアロットプロットにより求めた。Ce(Fe1-xCrx)POのQCPは、x=0.00-0.10に存在する。

Effect of Sn-substitution on Thermoelectric Properties of Copper-based Sulfide, Famatinite Cu3SbS4

Yosuke Goto, Yuki Sakai, Yoichi Kamihara, and Masanori Matoba

Journal of the Physical Society of Japan 84 （ 4 ） 044706_1-5 2015年03月

研究論文（学術雑誌）, 共著, 査読有り

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地殻に多く含まれている元素である銅を主成分として含む硫化物は、電子機能が発現する場合、コスト上魅力的な材料といえる。本稿では、室温から573 KでのCu3SbS4の熱電パラメータ(電気抵抗率、熱伝導率、ゼーベック係数)を測定し、その無次元性能指数(ZT)は、Snドープにより0.1程度まで上昇することを報告する。

Magnetic properties of Shandite-phase Co3-xFexSn2S2 (x = 0-1.0) obtained with high pressure synthesis

Yuki Sakai, Ryota Tanakadate, Masanori Matoba, Ikuya Yamada, Norimasa Nishiyama, Tetsuo Irifune, Kenichi Funakoshi, Takehiro Kunimoto, Yuji Higo, and Yoichi Kamihara

Journal of the Physical Society of Japan 84   044705_1-6 2015年03月

研究論文（学術雑誌）, 共著, 査読有り

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シャンド鉱型強磁性体Co3-xFexSn2S2の室温から1673 K、常圧から11 GPaの高温高圧において、その場エネルギー分散X線回折パターンを測定し、Feの固溶限界の圧力依存性を明らかにした。常圧下ではFeの固溶はx=0.6が上限であるのに対し、高圧下ではx=1.0程度まで固溶限界が上昇する。それに伴い、強磁性転移温度は、母相の175 Kよりx=1.0の68 Kまで減少する。これらの結果は擬ポテンシャルによる密度汎関数法による電子状態計算結果と矛盾しない。