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酸化物へテロ構造を用いた界面強磁性の設計・制御

Research Project

Project/Area Number 14J10284
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Inorganic materials/Physical properties
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

北村 未歩  東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2014-04-25 – 2016-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2015)
Budget Amount *help
¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Fiscal Year 2015: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2014: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywords酸化物ヘテロ界面 / ペロブスカイト酸化物 / 電荷移動 / 界面磁性 / 電子状態 / バンドダイアグラム
Outline of Annual Research Achievements

LaNiO3(LNO)- LaMnO3(LMO)超格子構造において、バルクでは常磁性金属のLNOに界面誘起の強磁性や反強磁性が生じるという報告がなされた。このような特異な界面電子・磁気状態には、ヘテロ界面における電荷移動現象が重要な役割を果たしていると考えられる。本研究では、LNOとLMOのヘテロ界面における電荷移動現象と界面強磁性の関係を明らかにするために、放射光を用いたX線吸収分光(XAS)による価数とその空間分布の評価、及びX線磁気円二色性 (XMCD) による磁化評価を行った。
XASの結果から、LNO/LMOヘテロ界面においてはMnからNiへ電子が移動していることが明らかになった。さらに、ヘテロ構造の膜厚依存性を詳細に解析することで、LMOとLNO間の電荷移動にはその空間分布に違いがあることが分かった。
また、XMCD測定の結果から、LMOと接合することでバルクでは常磁性のLNOのNiイオンに磁化が誘起されていることが明らかになった。XMCDスペクトルの膜厚依存性を解析することで、Niイオンに誘起された強磁性成分はLNO/LMO界面領域に偏在していると考えられる。XASによる電荷移動の評価結果から、LNO/LMOへテロ構造においては、MnからNiイオンへの電子の移動により、界面1 MLのLNOにおける価数が変化していると考えられ、これらを併せると、LNO/LMOへテロ構造においては、界面電荷移動が界面強磁性を誘起する鍵であると結論付けた。
このように、厳密に構造制御した酸化物ヘテロ構造の放射光分光を行うことによって、界面電荷移動現象と界面強磁性の関係を明らかにすることが可能であると示した。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2015 Annual Research Report
  • 2014 Annual Research Report
  • Research Products

    (13 results)

All 2016 2015 2014

All Journal Article (5 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 5 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (8 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Journal Article] Isotropic kink and quasiparticle excitations in the three-dimensional Perovskite manganite La0.6Sr0.4MnO32016

    • Author(s)
      K. Horiba, M. Kitamura, K. Yoshimatsu, M. Minohara, E. Sakai, M. Kobayashi, A. Fujimori, and H. Kumigashira
    • Journal Title

      Phys. Rev. Lett.

      Volume: 116 Issue: 7

    • DOI

      10.1103/physrevlett.116.076401

    • NAID

      120006582486

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Spatial distribution of transferred charges across the heterointerface between perovskite transition metal oxides LaNiO3 and LaMnO32016

    • Author(s)
      M. Kitamura, K. Horiba, M. Kobayashi, E. Sakai, M. Minohara, T. Mitsuhashi, A. Fujimori, H. Fujioka, and H. Kumigashira
    • Journal Title

      Appl. Phys. Lett.

      Volume: 108 Issue: 11

    • DOI

      10.1063/1.4944418

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Origin of the anomalous mass renormalization in metallic quantum well states of strongly correlated oxide SrVO32015

    • Author(s)
      M. Kobayashi, K. Yoshimatsu, E. Sakai, M. Kitamura, K. Horiba, A. Fujimori, and H. Kumigashira
    • Journal Title

      Phys. Rev. Lett.

      Volume: 115 Issue: 7

    • DOI

      10.1103/physrevlett.115.076801

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Determination of band diagram for a p-n junction between Mott insulator LaMnO3 and band insulator Nb:SrTiO32015

    • Author(s)
      M. Kitamura, M. Kobayashi, E. Sakai, R. Takahashi, M. Lippmaa, K. Horiba, H. Fujioka, and H. Kumigashira
    • Journal Title

      Appllied Physics Letters

      Volume: 106 Issue: 6

    • DOI

      10.1063/1.4908570

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] A-site-driven ferroelectricity in strained ferromagnetic La2NiMnO6 thin films2015

    • Author(s)
      R. Takahashi, I. Ohkubo, K. Yamauchi, M. Kitamura, Y. Sakurai, M. Oshima, T. Oguchi, Y. Cho, and M. Lippmaa
    • Journal Title

      Phys. Rev. B

      Volume: 91 Issue: 13 Pages: 061605-061605

    • DOI

      10.1103/physrevb.91.134107

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] ペロブスカイト酸化物LaNiO3/LaMnO3へテロ界面における電荷移動現象2016

    • Author(s)
      北村未歩、堀場弘司、小林正起、坂井延寿、簔原誠人、三橋太一、藤森淳、藤岡洋、組頭広志
    • Organizer
      第71回日本物理学会年次大会
    • Place of Presentation
      東北学院大学 泉キャンパス (宮城県仙台市)
    • Year and Date
      2016-03-19
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 強相関酸化物ヘテロ構造を用いた界面強磁性の設計・制御2016

    • Author(s)
      北村未歩、堀場弘司、小林正起、坂井延寿、簔原誠人、三橋太一、雨宮健太、藤森淳、藤岡洋、組頭広志
    • Organizer
      2015年度量子ビームサイエンスフェスタ
    • Place of Presentation
      つくば国際会議場(エポカルつくば) (茨城県つくば市)
    • Year and Date
      2016-03-15
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] ペロブスカイト酸化物LaNiO3/LaMnO3へテロ界面における電荷移動2016

    • Author(s)
      北村未歩、堀場弘司、小林正起、坂井延寿、簔原誠人、三橋太一、藤森淳、藤岡洋、組頭広志
    • Organizer
      第29回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
    • Place of Presentation
      オークビレッジ柏の葉 (千葉県柏市)
    • Year and Date
      2016-01-10
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Charge transfer at the heterointerface between perovskite oxides LaNiO3 and LaMnO3”2015

    • Author(s)
      M. Kitamura, K. Horiba, M. Kobayashi, E. Sakai, M. Minohara, T. Mitsuhashi, A. Fujimori, H. Fujioka, and H. Kumigashira
    • Organizer
      22nd International Workshop on Oxide Electronics
    • Place of Presentation
      Paris (France)
    • Year and Date
      2015-09-07
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ペロブスカイト酸化物LaMnO3/LaNiO3へテロ界面における電荷移動2015

    • Author(s)
      北村未歩、堀場弘司、小林正起、坂井延寿、簔原誠人、三橋太一、藤森淳、藤岡洋、組頭広志
    • Organizer
      第3回物構研サイエンスフェスタ
    • Place of Presentation
      つくば国際会議場(エポカルつくば)(茨城県つくば市)
    • Year and Date
      2015-03-17
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] ペロブスカイト酸化物LaMnO3/LaNiO3へテロ界面における電荷移動2015

    • Author(s)
      北村未歩、堀場弘司、小林正起、坂井延寿、簔原誠人、三橋太一、藤森淳、藤岡洋、組頭広志
    • Organizer
      第62回応用物理学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      東海大学 湘南キャンパス (神奈川県平塚市)
    • Year and Date
      2015-03-13
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] X線光電子分光によるモット絶縁体LaMnO3/バンド絶縁体Nb:SrTiO3 p-n接合界面のバンドダイアグラム決定2015

    • Author(s)
      北村未歩、小林正起、坂井延寿、堀場弘司、高橋竜太、Mikk Lippmaa、藤岡洋、組頭広志
    • Organizer
      第28回日本放射光学会年会放射光科学合同シンポジウム
    • Place of Presentation
      立命館大学びわこ・くさつキャンパス (滋賀県草津市)
    • Year and Date
      2015-01-10
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Band diagram on p-n junction of Mott-insulator LaMnO3 and Band-insulator Nb:SrTiO3 determined by X-ray photoemission spectroscopy2014

    • Author(s)
      M. Kitamura, M. Kobayashi, E. Sakai, K. Horiba, R. Takahashi, M. Lippmaa, H. Fujioka, and H. Kumigashira
    • Organizer
      21st International Workshop on Oxide Electronics
    • Place of Presentation
      Bolton Landing, New York (USA)
    • Year and Date
      2014-09-30
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2015-01-22   Modified: 2024-03-26  

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