2022 Fiscal Year Annual Research Report
Electronic Phase Control and Development of Functionalities in Oxide Thin Films with Flat-band Structure
| Project/Area Number |
20K15168
|
|---|
| Research Institution | The University of Tokyo |
|---|
Principal Investigator |
藤田 貴啓 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (60839687)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
|
| Keywords | 酸化物 / 薄膜 / エレクトロニクス |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究計画では、フラットバンドと呼ばれるエネルギー分散のないバンド構造を持った遷移金属酸化物を高品質薄膜化し、その電子相を制御することによって、フラットバンド構造において発現が予想されている種々の量子物性の観測とその機能化を目指している。
特にそのような遷移金属酸化物の中でも、パイロクロア型酸化物（A2B2O7, A = Sn, Pb; B = Nb, Ta）を対象として、高品質薄膜作製および、化学置換による電子相制御を試みている。本物質系は上述のフラットバンド構造に類似した擬フラットバンド構造を持つことが理論的に予言されている。
昨年度までの研究から、本系の電気伝導度が著しく低いことが明らかとなり、化学置換によっても改善が見られなかった。そこで本年度は、本物質系の化合物そのものに電気を流すのではなく、導電性の他のパイロクロア型酸化物とのヘテロ界面試料を作製し、ヘテロ界面における新奇伝導現象の観測を目指した。
パイロクロア型酸化物の中で、金属的な電気伝導性を示すものは限られているが、その中でもPb2Ru2O6.5及びBi2Rh2O7という2種類の非磁性金属に着目し、薄膜化に成功した。これらと、古典スピンアイスと呼称される量子磁性絶縁体Dy2Ti2O7とのヘテロ界面を作製し、その電気磁気輸送特性を評価した。Dy2Ti2O7がスピンアイス磁気秩序を持つ低温領域において、スピンアイス磁気秩序由来の非共面スピン構造及びその磁気転移に対応した、異方性磁気抵抗効果とトポロジカルホール効果を観測した。またその過程において、3価のRuイオンを含む非平衡ペロブスカイト型酸化物の単結晶薄膜化と、新奇なトポロジカルホール効果の観測にも成功した。
これらの結果は、新奇酸化物薄膜・ヘテロ界面が新たな創発磁気輸送現象の研究舞台となり得ることを強く示唆しており、今後の更なる研究の進展が期待できる。
|
