2007 Fiscal Year Annual Research Report
エピタキシャル安定化を用いた強相関単結晶薄膜の開発と物性評価
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19740226
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| Research Institution | The Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
松野 丈夫 The Institute of Physical and Chemical Research, 高木磁性研究室, 研究員 (00443028)
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| Keywords | パルスレーザー堆積法 / 強相関電子系 / エピタキシャル薄膜 |
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| Research Abstract |
パルスレーザー堆積用真空装置を用いてペロブスカイト関連の構造を持つ強相関電子系物質を作製し、その基礎物性評価を行った。
1.マンガンペロブスカイト薄膜の作製と評価
マンガン酸化物は磁性と伝導性を併せ持つことから他の酸化物との接合・超格子を作製する構成要素として重要であり、かつ強相関酸化物一般の製膜条件の基準点となる物質である。SrTiO_3基板上にLa_<0.6>Sr_<0.4>MnO_3単結晶薄膜を作製し、X線回折と磁化の測定により、薄膜の面内格子定数が基板と一致するコヒーレントエピタキシーを実現していることを確認した。低酸素分圧(1 mTorr)と高酸素分圧(150 mTorr)の両方で製膜条件を最適化するとともに、低酸素分圧下では反射高速電子線回折のその場観察を行い、原子層レベルでの積層制御を確認した。
2.イリジウムペロブスカイト薄膜の作製
イリジウム酸化物は一般に焼結性が低いためにパルスレーザー堆積法のターゲットを作製するのが困難である。この困難を解決すべくスパークプラズマ焼結法によりSrIrO_3の多結晶ペレットを作製し、実用上十分な焼結度のターゲット作製に成功した。この手法はルテニウムなど他の焼結困難な酸化物のターゲット作製にも広く応用可能であり、エピタキシャル安定化による物質開発一般に有効である。得られたターゲットを用いて金属的特性を示すSrIrO_3単結晶薄膜をSrTiO_3基板上に作製することに成功した。バルクのペロブスカイト型SrIrO_3は高圧安定相であることから、エピタキシャル安定化が有効に働いて薄膜作製に成功したと考えられる。一方同様の方法では層状ペロブスカイトSr_2IrO_4を安定化することはできず、さらに別の機構が必要であるとの知見を得た。
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