• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 前のページに戻る

強相関マンガン酸化物における電子相転移の原子スケール学理の構築

研究課題

研究課題/領域番号 12J09797
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 薄膜・表面界面物性
研究機関東北大学

研究代表者

清水 亮太  東北大学, 原子分子材料科学高等研究機構, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
3,630千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 330千円)
2014年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2013年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2012年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
キーワードマンガン酸化物 / 走査型トンネル顕微鏡/分光法 / 酸化物エレクトロニクス / 金属-絶縁体転移 / 強相関マンガン系酸化物 / 走査トンネル顕微鏡・分光 / 酸化物薄膜 / 超巨大磁気抵抗 / 電荷軌道秩序
研究実績の概要

本年度は,走査トンネル顕微鏡/分光法(STM/STS)によって確認された強磁性金属La0.75Ca0.25MnO3/SrTiO3(100)薄膜における表面絶縁化について,理論計算によりその金属-絶縁体転移の機構を解明し,表面・界面において良好な強磁性金属状態を実現するための指針を検討した.
まず,Caをドープしない母物質のモット絶縁体LaMnO3について検討し,STO基板によるストレインのかかったtetragonal相を初期値として構造最安定化を行った.すると,初期値のtetragonal相がエネルギー極小値をとるため,面内の異方性を反映したzigzag構造をとり得ず,金属的な表面状態が確認され,STM像及びトンネルスペクトルともに再現しなかった.そこで,表面のzigzag構造がバルクのorthorhombic構造に由来すると考え,バルク体の構造データを初期値として表面最安定化を行った.すると,バルクを反映して面内で異方的な構造をとり,STMシミュレーションにおいても当該zigzagを再現した.
これをもとに,Caのドーピングについて考察した.置換サイトを変えて全エネルギーの深さ依存性を計算した結果,Caは表面近傍よりも深い位置で置換されやすいことがわかった.これはイオン半径の差によるMnOx正八面体の傾斜に起因する.またCa置換による大きな正八面体傾斜はSTM像のzigzag構造を消失させた.すなわち,エネルギー的にCaが表面近傍を好まない点はSTMの現象論からも支持される.このように表面・界面では,薄膜内部で想定される構造や組成比とは必ずしも一致せず,より精緻なデバイス設計が求められる.

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 研究成果

    (19件)

すべて 2014 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (10件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Imaging the evolution of d-states at a strontium titanate surface2014

    • 著者名/発表者名
      I. Hamada, R. Shimizu, T. Ohsawa, K. Iwaya, T. Hashizume, M. Tsukada, K. Akagi, T. Hitosugi,
    • 雑誌名

      J. Am. Chem. Soc.

      巻: 136 号: 49 ページ: 17201-17206

    • DOI

      10.1021/ja509231w

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 最先端顕微鏡で捉えた酸化物薄膜の成長メカニズム2014

    • 著者名/発表者名
      一杉太郎,清水亮太
    • 雑誌名

      月刊「化学」

      巻: 69 ページ: 31-36

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [雑誌論文] Epitaxial growth process of La_<0.7>Ca_<0.3>MnO_3 Thin Films on SrTiO_3(001) : Thickness-Dependent Inhomogeneity Caused by Excess Ti Atoms2014

    • 著者名/発表者名
      Ryota Shimizu, et al.
    • 雑誌名

      Crystal Growth & Design

      巻: 14 号: 4 ページ: 1555-1560

    • DOI

      10.1021/cg4013119

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Visualizing Atomistic Formation Process of SrO_x Thin Films on SrTiO_32014

    • 著者名/発表者名
      T. Ohsawa, R. Shimizu, et al.
    • 雑誌名

      ACS Nano

      巻: 8 号: 3 ページ: 2223-2229

    • DOI

      10.1021/nn405359u

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Atomic-scale investigations of perovskite oxide heteroepitaxy2014

    • 著者名/発表者名
      T. Ohsawa, R. Shimizu, et al.
    • 雑誌名

      Journal of The Ceramic Society of Japan

      巻: (in press)(掲載確定)(未確定)

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 走査トンネル顕微鏡を用いた酸化物薄膜成長のその場観察2013

    • 著者名/発表者名
      一杉太郎, 清水亮太, 大澤健男, 岩谷克也
    • 雑誌名

      応用物理

      巻: 82 ページ: 141-145

    • NAID

      10031140521

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [雑誌論文] Effect of oxygen deficiency on SrTiO_3(001) surface reconstructions2012

    • 著者名/発表者名
      Ryota Shimizu, et al.
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 100 号: 26 ページ: 263106-263109

    • DOI

      10.1063/1.4730409

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Atomic-scale study of the topographic and electronic structure of a SrTiO3(100)-(√13×√13)-R33.7o reconstructed surface2014

    • 著者名/発表者名
      R. Shimizu, I. Hamada, T. Ohsawa, K. Iwaya, K. Akagi, M. Tsukada, T. Hitosugi
    • 学会等名
      The 7th International Symposium on Surface Science
    • 発表場所
      くにびきメッセ (松江市)
    • 年月日
      2014-11-02 – 2014-11-06
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] La0.7Ca0.3MnO3薄膜表面における構造・電子状態の原子スケール観察2014

    • 著者名/発表者名
      清水亮太,岩谷克也,大澤健男,中村俊也,安藤康伸,南谷英美,渡邉聡,一杉太郎
    • 学会等名
      第75回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      北海道大学 (札幌市)
    • 年月日
      2014-09-17 – 2014-09-20
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] STM/STSを用いたLa0.7Ca0.3MnO3薄膜表面の構造・電子状態評価I (実験)2014

    • 著者名/発表者名
      清水亮太,岩谷克也,大澤健男,中村俊也,安藤康伸,南谷英美,渡邉聡,一杉太郎
    • 学会等名
      日本物理学会2014年秋季大会
    • 発表場所
      中部大学 (春日井市)
    • 年月日
      2014-09-07 – 2014-09-10
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] STM/STSを用いたLa0.7Ca0.3MnO3薄膜表面の構造・電子状態評価II(理論)2014

    • 著者名/発表者名
      中村俊也,安藤康伸,南谷英美,清水亮太,岩谷克也,大澤健男,一杉太郎,渡邉聡
    • 学会等名
      日本物理学会2014年秋季大会
    • 発表場所
      中部大学 (春日井市)
    • 年月日
      2014-09-07 – 2014-09-10
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Nd_<0.6S>r_<0.4>MnO_3薄膜のSTM観察における成長時の酸素分圧依存性2014

    • 著者名/発表者名
      Ryota Shimizu, et al.
    • 学会等名
      第61回応用物理学春季学術講演会
    • 発表場所
      青山学院大学
    • 年月日
      2014-03-18
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] STM study of perovskite-manganite thin films : Dependence of oxygen partial pressures during growth2014

    • 著者名/発表者名
      Ryota Shimizu et al.
    • 学会等名
      The AIMR International Symposium 2014
    • 発表場所
      Sendai,Japan
    • 年月日
      2014-02-17
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] マンガン酸化物薄膜の膜厚依存成長過程の原子スケール観察2013

    • 著者名/発表者名
      清水亮太
    • 学会等名
      第60回応用物理学春季学術講演会
    • 発表場所
      神奈川工科大学
    • 年月日
      2013-03-28
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Atomically-resolved growth process of a manganite thin film depending on the thickness2013

    • 著者名/発表者名
      Ryota Shimizu, et al.
    • 学会等名
      The AIMR International Symposium 2013
    • 発表場所
      Sendai, Japan
    • 年月日
      2013-02-20
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Atomic-scale visualization of initial growth process of homoepitaxial SrTi0_3 on a tomically-controlled SrTi0_3(001) substrate surfaces2012

    • 著者名/発表者名
      Ryota Shimizu, et al.
    • 学会等名
      Workshop on Oxide Electronics 19
    • 発表場所
      Apeldoorn, Netherlands
    • 年月日
      2012-10-01
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 酸化物基板の最表面構造:その平坦化プロセス依存性2012

    • 著者名/発表者名
      清水亮太
    • 学会等名
      第73回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      愛媛大学
    • 年月日
      2012-09-12
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.wpi-aimr.tohoku.acjp/hitosugi_labo/

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.wpi-aimr.tohoku.ac.jp/hitosugi_labo/

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書

URL: 

公開日: 2013-04-25   更新日: 2024-03-26  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi