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Realization and Control of Novel Quantum Spin Liquid in Epitaxial Thin Films

Research Project

Project/Area Number 18J21922
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Condensed matter physics II
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

根岸 真通  東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2018-04-25 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000)
Fiscal Year 2020: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2019: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2018: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Keywordsエピタキシー / 強相関電子系 / ディラック半金属 / 磁気転移
Outline of Annual Research Achievements

2019年度までは、主に相関ディラック線ノード半金属SrIrO3とCaIrO3について、ディラック線ノードへの電子相関効果を調査することを目的に研究を行った。電子相関の効果については、元素置換によって引き起こされる非磁性半金属‐磁性絶縁体転移をSrIrO3とCaIrO3で比較することによって、両者が電子相関効果の違いに起因して異なる機構の半金属‐絶縁体転移を示すことを明らかにした。一方、ディラックノードの特性を電気伝導によって測定するため、キャリア濃度の大きな高品質試料の実現に、バルク・薄膜両方で取り組んだものの、試料合成上の課題から達成できなかった。そこで、2020年度は、SrIrO3とCaIrO3以外の新しいペロブスカイト型イリジウム酸化物実現の可能性を模索し、広範な物質群で電子特性を比較することを目指した。新しいペロブスカイト型イリジウム酸化物を実現できれば、既存のSrIrO3、CaIrO3と比較することで、結晶構造や電子相関とディラック半金属状態の関係についてより深い知見が得られる。
具体的には、MgIrO3、ZnIrO3、CdIrO3などの候補物質について、文献調査や数値計算を利用し、実現可能性や最適な基板選択について評価したうえで、パルスレーザー堆積法によって実際に製膜を行った。しかし、当該年度に研究を行った範囲では、目的物質群でペロブスカイト型構造を実現することはできなかった。より探索物質を広げるとともに、異なる製膜方法やバルク試料合成を試行することが今後の課題である。

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • Research Products

    (9 results)

All 2019 2018 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (1 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results)

  • [Int'l Joint Research] マックスプランク固体研究所(ドイツ)

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Int'l Joint Research] マックスプランク固体研究所(ドイツ)

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Journal Article] Contrasted Sn substitution effects on Dirac line node semimetals SrIrO3 and CaIrO32019

    • Author(s)
      M. Negishi, N. Hiraoka, D. Nishio-Hamane, H. Takagi
    • Journal Title

      APL Materials

      Volume: 7 Issue: 12 Pages: 121101-121101

    • DOI

      10.1063/1.5129235

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Contrasting effects on Sn doping in correlated Dirac node semimetals SrIrO3 and CaIrO32019

    • Author(s)
      M. Negishi, N. Hiraoka, D. Nishio-Hamane, H. Ohsumi, and H. Takagi
    • Organizer
      第13回物性科学領域横断研究会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Contrasting effects on Sn doping in correlated Dirac node semimetals SrIrO3 and CaIrO32019

    • Author(s)
      M. Negishi, N. Hiraoka, D. Nishio-Hamane, H. Ohsumi, and H. Takagi
    • Organizer
      Max Planck-UBC-UTokyo Centre for Quantum Materials 2019 Workshop
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Phase control of Dirac node electrons in perovskite-type (Sr, Ca)IrO3 thin films2019

    • Author(s)
      M. Negishi, N. Hiraoka, D. Nishio-Hamane, H. Ohsumi, and H. Takagi
    • Organizer
      The 19th Japan-Korea-Taiwan Symposium on Strongly Correlated Electron Systems (JKT19)
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 層状ハニカム型イリジウム酸化物のエピタキシャル薄膜合成2019

    • Author(s)
      根岸真通, 北川健太郎, 高木英典
    • Organizer
      日本物理学会第74回年次大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] ステップ基板を用いたペロブスカイト型Sr(Ir1-x, Snx)O3薄膜の配向制御と電気輸送特性2018

    • Author(s)
      根岸真通, 平岡奈緒香, 高木英典
    • Organizer
      日本物理学会2018年秋季大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Phase control of Dirac node electrons in perovskite-type (Sr, Ca)IrO3 thin films2018

    • Author(s)
      M. Negishi, N. Hiraoka, D. Nishio-Hamane, H. Ohsumi, and H. Takagi
    • Organizer
      2018 Workshop of Max Planck-UBC-UTokyo Centre for Quantum Materials
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research

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Published: 2018-05-01   Modified: 2024-03-26  

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