茨城大学
理工学研究科(理学野)
物理学領域

顔写真
教授

伊賀 文俊

イガ フミトシ
IGA Fumitoshi

その他の所属・職名

  1. フロンティア応用原子科学研究センター 研究部門長
  2. 教授

プロフィール

  1. (教員からのメッセージ)
    物質開発とその磁性を中心とする種々の物性探索が主たる研究です。磁性を帯びやすい元素である希土類や遷移金属の新たなホウ化物,酸化物を作り出し,またそれらの純良単結晶を育成して,面白い現象(重い電子,強相関半導体,新奇な秩序,トポロジカル近藤絶縁体、絶縁体相での量子振動現象解明、金属-非金属転移等)を探っています。また最近では,超高圧合成の手法により,地上では作れない物質の開発も進めています。本学の周囲には中性子や放射光等のビーム施設以外に強磁場,長高圧力を扱う高度な研究施設が多数存在しており,これらの機関との共同研究を推進しながら,世界トップレベルの研究を行なっていきます。また国内外の研究機関とも多くの共同研究を進め物性物理に貢献していきます。

経歴

  1. 日本学術振興会 特別研究員DC 1987/04/01-1989/03/31
  2. 通商産業省(現経済産業省)工業技術院電子技術総合研究所 研究員 1989/04/01-1994/03/31
  3. 通商産業省 工業技術院電子技術総合研究所(現産業技術総合研究所) 主任研究員 1994/04/01-1996/03/31
  4. 通商産業省工業技術院に出向 超伝導開発プロジェクト担当 1995/04/01-1995/09/30
  5. 電子技術総合研究所 帰任 1995/10/01-1996/03/31
  6. 広島大学理学部物性学科 助教授 1996/04/01-1998/03/31
  7. 広島大学大学院先端物質科学研究科助教授 量子物質科学専攻 1998/04/01-2007/03/31
  8. 広島大学大学院先端物質科学研究科准教授 2007/04/01-2011/03/31
  9. 茨城大学理学部物理コース 理工学研究科理学専攻 教授 2011/04/01-現在
  10. フロンティア応用原子科学研究センター 副センター長 2015/04/01-2018/03/31
  11. 大学院理工学研究科 量子線科学専攻 物質量子科学コース 教授 2016/04/01-現在
  12. フロンティア応用原子科学研究センター 研究部門長 2018/04/01-現在

学歴

  1. 東北大学 理学部 物理学科 1982/03 卒業
  2. 東北大学 理学研究科 物理学第2専攻 博士後期 1989/03 修了

学位

  1. 理学博士 東北大学 1989/03

教育・研究活動状況

・近藤半導体の超強磁場(100 T),超高圧下(100 GPa超)の物性研究で非金属-金属-超伝導転移を観測、その機構を研究
・超高圧下合成(20 GPa超)で新規のホウ化物、酸化物を開発
・遷移金属酸化物の軌道整列の状態を放射光実験(線2色性)により決定
・トポロジカル近藤絶縁体YbB_12の表面金属状態の研究(光電子分光によるバンド構造決定や量子振動の発見)
・結晶格子を組むにもかかわらず磁気準結晶状態が出現するTmB_4を発見

研究分野

  1. 物性Ⅰ
  2. 物性Ⅱ

研究キーワード

  1. 磁性、強相関電子系、物質開発、超高圧合成

研究テーマ

  1. トポロジカル近藤絶縁体の基礎研究(YbB_12, SmB_6) 強相関半導体の一種、近藤半導体が実はトポロジカル絶縁体(表面が金属,バルクは絶縁体に自然となる)であることを最近明らかにした。光電子分光により,表面の電子状態や,バルクの電子構造を観測した. 2015/04/01-現在

共同・受託研究希望テーマ

  1. 最大20GPaの高圧環境を利用した新素材開発 産学連携等、民間を含む他機関等との共同研究を希望 受託研究,共同研究 産学連携他広く門戸を開けて,高圧環境を駆使した物質作成の場を提供する.
  2. 光集中加熱法による単結晶育成 産学連携等、民間を含む他機関等との共同研究を希望 受託研究,共同研究 最高2800℃の高温空間を作れるクセノン四楕円炉を1997年に開発した.この装置は後に世界的に広がったが,その1号機は茨城大で原液で活躍している.この装置により,希土類ホウ化物の純良単結晶を育成しているが、いろんな金属化合物の結晶育成にも応用できることは実証済みである.アイデアを持ち込んでくれれば,その純良単結晶作りにトライしたい.

競争的資金等の研究課題

  1. 近藤絶縁体における中性フェルミオン励起の観測 科研費 基盤研究(B) 文部科学省 2018/04/01-2021/03/31
  2. 新規カゴ状希土類ホウ化物の超高圧合成と極限条件物性 科研費 基盤研究(C) 文部科学省 2016/04/01-2019/03/31
  3. トポロジカル近藤絶縁体:希土類六ホウ化物の表面ディラックコーンの電子状態の解明 科研費 基盤研究(C) 文部科学省 2015/04/01-2018/03/31
  4. 希土類化合物における圧力誘起絶縁体-金属転移現象の微視的研究 科研費 若手研究(B) 文部科学省 2014/04/01-2016/03/31 希土類化合物における絶縁体ー金属転移の研究はサマリウム(Sm)化合物を中心に行われている。本研究では加圧することで上記の転移を示すSmS、SmB6に着目し、圧力下核磁気共鳴(NMR)実験により転移前後の構造や電子状態について微視的な観測を行った。
  5. パルス強磁場中の超音波測定による強相関電子系の秩序状態の研究 科研費 基盤研究(C) 文部科学省 2013/04/01-2016/03/31

著書

  1. 希土類ホウ化物の高圧合成 伊賀文俊 日本高圧力学会「高圧力の科学と技術」26巻 no.3 日本高圧力学会 2016/09/01 In this article, recent advances in the fundamental and applied high-pressure synthesis of rare-earth borides, especially RB_12, were reviewed. High pressure equipment using the Walker module has been first introduced to Ibaraki university. It seems very covenant for primary users of high-pressure synthesis to use the equipment. We expect novel materials which have exotic physical properties.
  2. 希土類ホウ化物の高圧合成 伊賀文俊 高圧力の科学と技術,vol.26, No.3 日本高圧力学会 2016/09/01
  3. 「物理データ事典」第4章 量子物性 18. 磁性 「18.3. 近藤物質」 伊賀文俊 日本物理学会編集、朝倉書店 2006 強相関化合物の近藤物質の近藤温度の他、特徴的な温度をまとめた

論文

  1. 研究論文(国際会議プロシーディングス) 共著 Non-magnetic element substitution effect in Kondo insulator YbB12 and exotic surface effect in this alloy system F. Iga, K. Yokomichi, W. Matsuhra, H. Nakayama, A. Kondo, K. Kindo, and H. Yoshizawa AIP Advances AIP Publishing 8/ 10, 101335(1)-101335(5) 2018/10/16 10.1063/1.5045793 Kondo temperature TK’s for Kondo insulator alloys Yb1-xRxB12 (R = Y, Lu, Sc and Zr) show drastic variation as every x increase. It is found that YbB12 in a virtual gap-less state would have a peak at about 25 K in magnetic susceptibility χ(T) from analysis of χ(T) of all these alloys. Up-turns shown in χ(T) below 20 K grow as development of an energy gap ΔE. Those behaviors may be related to the second-gap development within the in-gap state showing metallic behaviors.
  2. 研究論文(国際会議プロシーディングス) 共著 Divalent ion substitution effect on Yb-site in Kondo insulator YbB12 W. Matsuhra, K. Yokomichi, W. Hirano, S. Kikuchi, N. Uematsu, H. Nakayama, A. Kondo, K. Kindo, and F. Iga AIP Advances AIP Publishing 8/ 10, 101329(1)-101329(4) 2018/10/12 10.1063/1.5043111 YbB12 has been investigated energetically as a typical Kondo insulator. To study detailed formation mechanism of Kondo energy gap, we have investigated transport and magnetic properties of Yb1-xR3+xB12 (R3+ = non-magnetic trivalent ions). Recently, we have recently succeeded in substitution of Ca2+ for Yb site in YbB12 by high-pressure synthesis. In Ca- and Lu-substituted alloys both of magnetic susceptibility and specific heat C/T at low temperatures, remarkably show larger increase than those of powdered YbB12. These increases are due to giant increase of density of state in an in-gap state.
  3. 研究論文(国際会議プロシーディングス) 共著 Magnetic properties of perovskite Ca1-xSrxFeO3 H. Kawanaka, E. Kawawa, Y. Nishihara, F. Iga, A. Kondo, K. Kindo, and Y. Matsuda AIP Advances AIP Publishing 8/ 10, 101418(1)-101418(5) 2018/09/18 10.1063/1.5042695 We synthesized Ca1−xSrxFeO3 containing tetravalent iron Fe4+ with high valence by low temperature heat treatment along with ozone oxidization. We investigated the magnetic properties of perovskite Ca1−xSrxFeO3. The charge disproportionation transition temperature (TCD) of Ca1−xSrxFeO3 was observed from x = 0.0 to 0.6 in the magnetic susceptibility measurements. The decrease in TCD occurs is attributed to deformation of the crystal structure. The metamagnetic transitions with hysteresis were observed in the magnetization curves of all the compositions. The metamagnetic behavior is due to helical magnetism, which means that there are intermediate stable states before magnetization is saturated. In the Sr-rich region with x = 0.8 and 1.0, the saturation magnetization shows forced ferromagnetic order with a value of ∼3.2 μB at high magnetic field, H ∼ 60 T.
  4. 研究論文(学術雑誌) 共著 Quantum oscillations of electrical resistivity in an insulator Z. Xiang, Y. Kasahara, T. Asaba, B. Lawson, C. Tinsman, Lu Chen, K. Sugimoto, S. Kawaguchi, Y. Sato, G. Li, S. Yao, Y. L. Chen, F. Iga, John Singleton, Y. Matsuda, Lu Li Science Science 362/ issue 6410, 65-69 2018/08/29 10.1126/science.aap9607 In metals, orbital motions of conduction electrons on the Fermi surface are quantized in magnetic fields, which is manifested by quantum oscillations in electrical resistivity. This Landau quantization is generally absent in insulators. Here, we report a notable exception in an insulator—ytterbium dodecaboride (YbB12). The resistivity of YbB12, which is of a much larger magnitude than the resistivity in metals, exhibits distinct quantum oscillations. These unconventional oscillations arise from the insulating bulk, even though the temperature dependence of the oscillation amplitude follows the conventional Fermi liquid theory of metals with a large effective mass. Quantum oscillations in the magnetic torque are also observed, albeit with a lighter effective mass.
  5. 研究論文(学術雑誌) 共著 Magnetic-Field-Induced Kondo Metal Realized in YbB12 Taku T. Terashima, Yasuhiro H. Matsuda, Yoshimitsu Kohama, Akihiko Ikeda, Akihiro Kondo, Koichi Kindo, Fumitoshi Iga Physical Review Letters American Physics Society 120, 257206(1)-257206(5) 2018/06/22 PhysRevLett.120.257206 The speci c heat of the Kondo insulator YbB12 has been measured up to 60 T. The Sommerfeld coefficient signi cantly increases at around 50 T where the insulator metal transition occurs with a steep increase of the magnetization. reaches 67 mJ/(mol K2) at the high elds, which directly indicates that the quasiparticles gains heavy thermodynamic effective mass and transforms into a Kondo metal under magnetic elds. The eld-induced Kondo metal has a rather high Kondo temperature around 200 K. The strong Kondo coupling proves that the energy gap collapse does not correspond to the breakdown of the Kondo bound state. The steep increase of the magnetization at the transition manifests the sharp density of states at the Fermi energy formed via the Kondo resonance.

研究発表

  1. 口頭発表(一般) 近藤絶縁体YbB の超強磁場磁化過程の温度依存性 II 2018年日本物理学会秋季大会 同志社大学 2018/09/11
  2. ポスター発表 CeB のB-NQR測定による研究II 2018年日本物理学会秋季大会 同志社大学 2018/09/11
  3. 口頭発表(一般) 近藤絶縁体YbB のCa置換による状態密度の増⼤効果(2) 2018年日本物理学会秋季大会 同志社大学 2018/09/11
  4. 口頭発表(一般) 近藤半導体合⾦Yb R B (R=Lu, Zr,Sc, Y)の磁性・伝導・熱物性 2018年日本物理学会秋季大会 同志社大学 2018/09/11
  5. 口頭発表(一般) 超強磁場におけるYbB の磁場誘起近藤⾦属相 2018年日本物理学会秋季大会 同志社大学 2018/09/11

担当授業科目

  1. 情報処理概論(情報リテラシー)
  2. 磁性物理学1
  3. 磁性物理学2
  4. 磁性物理学1(理学専攻)
  5. 磁性物理学2(理学専攻)

所属学協会

  1. 日本高圧力学会 2001/04-現在
  2. 日本磁気学会 1989/04-現在
  3. 日本物理学会 1982/04-現在

委員歴

  1. 量子線科学専攻 国際シンポジウム実行委員会実行委員長 2017/08/01-2017/12/31
  2. 日本物理学会 日本物理学会第73~74期代議員 2017/03/31-2019/03/31
  3. 物性グループ 物性委員会幹事 2015/10/01-2017/09/30