2014 Fiscal Year Annual Research Report
酸化物量子井戸構造を用いた強相関電子の量子化状態の研究
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25287095
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| Research Institution | High Energy Accelerator Research Organization |
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Principal Investigator |
組頭 広志 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 教授 (00345092)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 量子井戸構造 / 角度分解光電子分光 / 強相関電子系 / 酸化物 / バンド構造 / 超構造 / フェルミオロジー / 量子化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、電子論的パラメータを制御した強相関酸化物量子井戸構造を設計・制御し、その量子化状態を角度分解光電子分光（ARPES）により直接設計することで、量子閉じ込めを受けた強相関電子の新奇な振る舞いを明らかにすることを目的としている。そのため、本年度は、下記の２つのテーマを遂行した。
○ SrVO3/SrTiO3量子井戸構造における量子化状態に特徴的な、「サブバンド（量子数）に依存した有効質量増大効果」について明らかにするために、精密な角度分解光電子分光とそのスペクトル解析を行った。その結果、この異常な質量増強が軌道選択的量子化に伴った電子状態の2次元から擬1次元への変化を反映したものであることを明らかにした。さらに、この軌道選択的量子化の特徴を用いることにより電子ー電子相関の強さを８倍程度まで制御可能であることを示した。
○ SrVO3/SrTiO3量子井戸構造における量子化状態で観測された「軌道選択的量子化状態」について知見を得るために、偏光依存の角度分解光電子分光装置とビームラインを整備した。本装置を用いて、軌道毎に分離した情報を得ることに成功した。これにより、軌道選択的量子化を軌道選択的に観測することが可能になった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
実験は問題なく遂行され、放射光ビームライン、角度分解光電子分光装置の調整にも多少の遅れがあるが、想定の範囲内である。本研究に必要な偏光依存ARPESデータを取得することが出来るようになったが、このデータ量が膨大なため、その解析、特に解析プログラムの整備に時間がかかっている。
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| Strategy for Future Research Activity |
現在、偏光（垂直、水平、円）を切り替え可能なビームラインが稼働し初め、偏光依存のARPES測定が可能になる。これを用いて、軌道の幾何学的な配置を制御した酸化物量子井戸構造を作製し、その「軌道選択的」量子化状態を軌道毎に分離して特定する。これにより、より詳細な量子化状態に関する知見を得る。具体的には、１．面方位の異なる基板（(001)、(110)、(111)）に作製した面方位制御SrVO3量子井戸構造、２．eg電子をもつ伝導性酸化物LaNiO3を用いたeg系量子井戸構造、３．中間層を導入することで量子井戸構造自体の反転対称性を制御した強相関酸化物量子井戸構造、について実験を行う。また、得られた知見をSrTiO3やKTaO3表面で報告されている量子化状態と比較・検討することで、強相関酸化物の電子状態に関して普遍的な理解を得る。
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| Causes of Carryover |
当初予定していたヘリウムGM冷凍機を用いた試料回転機構では、試料の冷却に問題があることがわかり、２軸試料駆動機構付きクライオスタットの設計を見直した。Heフロー式の試料冷却機構を採用することにした。そのため、２軸試料駆動機構付きクライオスタットの予算執行を先送りした。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
現在、２軸試料駆動機構付きクライオスタットをHeフロー式の試料冷却方式を採用し設計を進めている。なお、研究自体は現有の１軸試料駆動機構付きクライオスタットで可能であるが、ビームラインが本格稼働するH27年度６月までの導入を目指している。
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[Journal Article] Thickness-dependent ferromagnetic metal-to-paramagnetic insulator transition in La0.6Sr0.4MnO3 thin films studied by x-ray magnetic circular dichroism2014
Author(s)
G. Shibata, K. Yoshimatsu, E. Sakai, V. R. Singh, V. K. Verma, K. Ishigami, T. Harano, T. Kadono, Y. Takeda, T. Okane, Y. Saitoh, H. Yamagami, A. Sawa, H. Kumigashira, M. Oshima, T. Koide, and A. Fujimori
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Journal Title
Phys. Rev. B
Volume: 89
Pages: 235123
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Orbital correlations and dimensional crossover in epitaxial Pr0.5Ca0.5MnO3/La0.5Sr0.5MnO3 superlattices2014
Author(s)
H. Wadati, J. Okamoto, M. Garganourakis, V. Scagnoli, U. Staub, E. Sakai, H. Kumigashira, T. Sugiyama, E. Ikenaga, M. Nakamura, M. Kawasaki, and Y Tokura
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Journal Title
New J. Phys.
Volume: 16
Pages: 073044 [1-10]
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Photoemission and DMFT study of electronic correlations in SrMoO3: effects of Hund’s rule coupling and possible plasmonic side-band2014
Author(s)
H. Wadati, J. Mravlje, K. Yoshimatsu, H. Kumigashira, M. Oshima, T. Sugiyama, E. Ikenaga, A. Fujimori, A. Georges, A. Radetinac, K. S. Takahashi, M. Kawasaki, and Y. Tokura
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Journal Title
Phys. Rev. B
Volume: 90
Pages: 205131[1-8]
DOI
Peer Reviewed
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