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酸化物へテロ構造を用いた界面強磁性の設計・制御

研究課題

研究課題/領域番号 14J10284
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 無機材料・物性
研究機関東京大学

研究代表者

北村 未歩  東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2014-04-25 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
2015年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2014年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワード酸化物ヘテロ界面 / ペロブスカイト酸化物 / 電荷移動 / 界面磁性 / 電子状態 / バンドダイアグラム
研究実績の概要

LaNiO3(LNO)- LaMnO3(LMO)超格子構造において、バルクでは常磁性金属のLNOに界面誘起の強磁性や反強磁性が生じるという報告がなされた。このような特異な界面電子・磁気状態には、ヘテロ界面における電荷移動現象が重要な役割を果たしていると考えられる。本研究では、LNOとLMOのヘテロ界面における電荷移動現象と界面強磁性の関係を明らかにするために、放射光を用いたX線吸収分光(XAS)による価数とその空間分布の評価、及びX線磁気円二色性 (XMCD) による磁化評価を行った。
XASの結果から、LNO/LMOヘテロ界面においてはMnからNiへ電子が移動していることが明らかになった。さらに、ヘテロ構造の膜厚依存性を詳細に解析することで、LMOとLNO間の電荷移動にはその空間分布に違いがあることが分かった。
また、XMCD測定の結果から、LMOと接合することでバルクでは常磁性のLNOのNiイオンに磁化が誘起されていることが明らかになった。XMCDスペクトルの膜厚依存性を解析することで、Niイオンに誘起された強磁性成分はLNO/LMO界面領域に偏在していると考えられる。XASによる電荷移動の評価結果から、LNO/LMOへテロ構造においては、MnからNiイオンへの電子の移動により、界面1 MLのLNOにおける価数が変化していると考えられ、これらを併せると、LNO/LMOへテロ構造においては、界面電荷移動が界面強磁性を誘起する鍵であると結論付けた。
このように、厳密に構造制御した酸化物ヘテロ構造の放射光分光を行うことによって、界面電荷移動現象と界面強磁性の関係を明らかにすることが可能であると示した。

現在までの達成度 (段落)

27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

27年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2016 2015 2014

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 1件、 査読あり 5件、 謝辞記載あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Isotropic kink and quasiparticle excitations in the three-dimensional Perovskite manganite La0.6Sr0.4MnO32016

    • 著者名/発表者名
      K. Horiba, M. Kitamura, K. Yoshimatsu, M. Minohara, E. Sakai, M. Kobayashi, A. Fujimori, and H. Kumigashira
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Lett.

      巻: 116 号: 7

    • DOI

      10.1103/physrevlett.116.076401

    • NAID

      120006582486

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spatial distribution of transferred charges across the heterointerface between perovskite transition metal oxides LaNiO3 and LaMnO32016

    • 著者名/発表者名
      M. Kitamura, K. Horiba, M. Kobayashi, E. Sakai, M. Minohara, T. Mitsuhashi, A. Fujimori, H. Fujioka, and H. Kumigashira
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Lett.

      巻: 108 号: 11

    • DOI

      10.1063/1.4944418

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Origin of the anomalous mass renormalization in metallic quantum well states of strongly correlated oxide SrVO32015

    • 著者名/発表者名
      M. Kobayashi, K. Yoshimatsu, E. Sakai, M. Kitamura, K. Horiba, A. Fujimori, and H. Kumigashira
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Lett.

      巻: 115 号: 7

    • DOI

      10.1103/physrevlett.115.076801

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Determination of band diagram for a p-n junction between Mott insulator LaMnO3 and band insulator Nb:SrTiO32015

    • 著者名/発表者名
      M. Kitamura, M. Kobayashi, E. Sakai, R. Takahashi, M. Lippmaa, K. Horiba, H. Fujioka, and H. Kumigashira
    • 雑誌名

      Appllied Physics Letters

      巻: 106 号: 6

    • DOI

      10.1063/1.4908570

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] A-site-driven ferroelectricity in strained ferromagnetic La2NiMnO6 thin films2015

    • 著者名/発表者名
      R. Takahashi, I. Ohkubo, K. Yamauchi, M. Kitamura, Y. Sakurai, M. Oshima, T. Oguchi, Y. Cho, and M. Lippmaa
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 91 号: 13 ページ: 061605-061605

    • DOI

      10.1103/physrevb.91.134107

    • 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 / 国際共著
  • [学会発表] ペロブスカイト酸化物LaNiO3/LaMnO3へテロ界面における電荷移動現象2016

    • 著者名/発表者名
      北村未歩、堀場弘司、小林正起、坂井延寿、簔原誠人、三橋太一、藤森淳、藤岡洋、組頭広志
    • 学会等名
      第71回日本物理学会年次大会
    • 発表場所
      東北学院大学 泉キャンパス (宮城県仙台市)
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 強相関酸化物ヘテロ構造を用いた界面強磁性の設計・制御2016

    • 著者名/発表者名
      北村未歩、堀場弘司、小林正起、坂井延寿、簔原誠人、三橋太一、雨宮健太、藤森淳、藤岡洋、組頭広志
    • 学会等名
      2015年度量子ビームサイエンスフェスタ
    • 発表場所
      つくば国際会議場(エポカルつくば) (茨城県つくば市)
    • 年月日
      2016-03-15
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] ペロブスカイト酸化物LaNiO3/LaMnO3へテロ界面における電荷移動2016

    • 著者名/発表者名
      北村未歩、堀場弘司、小林正起、坂井延寿、簔原誠人、三橋太一、藤森淳、藤岡洋、組頭広志
    • 学会等名
      第29回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
    • 発表場所
      オークビレッジ柏の葉 (千葉県柏市)
    • 年月日
      2016-01-10
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Charge transfer at the heterointerface between perovskite oxides LaNiO3 and LaMnO3”2015

    • 著者名/発表者名
      M. Kitamura, K. Horiba, M. Kobayashi, E. Sakai, M. Minohara, T. Mitsuhashi, A. Fujimori, H. Fujioka, and H. Kumigashira
    • 学会等名
      22nd International Workshop on Oxide Electronics
    • 発表場所
      Paris (France)
    • 年月日
      2015-09-07
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ペロブスカイト酸化物LaMnO3/LaNiO3へテロ界面における電荷移動2015

    • 著者名/発表者名
      北村未歩、堀場弘司、小林正起、坂井延寿、簔原誠人、三橋太一、藤森淳、藤岡洋、組頭広志
    • 学会等名
      第3回物構研サイエンスフェスタ
    • 発表場所
      つくば国際会議場(エポカルつくば)(茨城県つくば市)
    • 年月日
      2015-03-17
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] ペロブスカイト酸化物LaMnO3/LaNiO3へテロ界面における電荷移動2015

    • 著者名/発表者名
      北村未歩、堀場弘司、小林正起、坂井延寿、簔原誠人、三橋太一、藤森淳、藤岡洋、組頭広志
    • 学会等名
      第62回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      東海大学 湘南キャンパス (神奈川県平塚市)
    • 年月日
      2015-03-13
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] X線光電子分光によるモット絶縁体LaMnO3/バンド絶縁体Nb:SrTiO3 p-n接合界面のバンドダイアグラム決定2015

    • 著者名/発表者名
      北村未歩、小林正起、坂井延寿、堀場弘司、高橋竜太、Mikk Lippmaa、藤岡洋、組頭広志
    • 学会等名
      第28回日本放射光学会年会放射光科学合同シンポジウム
    • 発表場所
      立命館大学びわこ・くさつキャンパス (滋賀県草津市)
    • 年月日
      2015-01-10
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Band diagram on p-n junction of Mott-insulator LaMnO3 and Band-insulator Nb:SrTiO3 determined by X-ray photoemission spectroscopy2014

    • 著者名/発表者名
      M. Kitamura, M. Kobayashi, E. Sakai, K. Horiba, R. Takahashi, M. Lippmaa, H. Fujioka, and H. Kumigashira
    • 学会等名
      21st International Workshop on Oxide Electronics
    • 発表場所
      Bolton Landing, New York (USA)
    • 年月日
      2014-09-30
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2015-01-22   更新日: 2024-03-26  

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