放射光深さ解析を用いた電荷移動制御ヘテロ界面における強磁性の起源解明

• 研究課題/領域番号: 16H07442
• 研究種目: 研究活動スタート支援
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 薄膜・表面界面物性
• 研究機関: 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構
• 研究代表者: 北村 未歩 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, 博士研究員 (00783581)
• 研究期間 (年度): 2016-08-26 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円); 2017年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2016年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: 界面磁性 / 酸化物 / 表面・界面 / X線吸収分光 / X線磁気二色性 / 放射光 / 光電子分光 / 強相関電子系 / 磁性 / 放射線、X線、粒子線 / 表面・界面物性 / ペロブスカイト型酸化物 / 放射線、Ｘ 線、粒子線

研究成果の概要

本研究では、酸化物ヘテロ構造における界面電荷移動現象と界面強磁性の関係を明らかにし、界面強磁性発現の起源を解明することを目的として研究を行った。
この目的を達成するために、酸化物単結晶基板上に、膜厚を分子層レベルで制御しながら膜厚や構造の異なる複数のペロブスカイト型遷移金属酸化物のヘテロ構造を作製し、X線磁気円二色性の測定により、元素選択的な磁化状態の深さプロファイリングを行った。それにより、ペロブスカイト型酸化物ヘテロ界面における特異な磁気特性の発現には、界面電荷移動と移動した電荷の空間的広がりを理解することが必須であると結論付けた。

研究成果

• [雑誌論文] Anisotropic spin-density distribution and magnetic anisotropy of strained La1-xSrxMnO3 thin films: Angle-dependent x-ray magnetic circular dichroism (2018)
  • 著者名/発表者名: G. Shibata, M. Kitamura, M. Minohara, K. Yoshimatsu, T. Kadono, K. Ishigami, T. Harano, Y. Takahashi, S. Sakamoto, Y. Nonaka, K. Ikeda, Z. Chi, M. Furuse, S. Fuchino, M. Okano, J. Fujihira, A. Uchida, K. Watanabe, H. Fujihira, S. Fujihira, A. Tanaka, H. Kumigashira, T. Koide, and A. Fujimori
  • 雑誌名: npj Quantum Materials 巻: VOL. 3 号: 1 ページ: 3-3
  • DOI: 10.1038/s41535-018-0077-4
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Semimetallic bands derived from interlayer electrons in the quasi-two-dimensional electride Y2C (2017)
  • 著者名/発表者名: Horiba Koji、Yukawa Ryu、Mitsuhashi Taichi、Kitamura Miho、Inoshita Takeshi、Hamada Noriaki、Otani Shigeki、Ohashi Naoki、Maki Sachiko、Yamaura Jun-ichi、Hosono Hideo、Murakami Youichi、Kumigashira Hiroshi
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 96 号: 4 ページ: 045101-045101
  • DOI: 10.1103/physrevb.96.045101
  • 査読あり
• [雑誌論文] Emergence of Quantum Critical Behavior in Metallic Quantum-Well States of Strongly Correlated Oxides (2017)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi Masaki、Yoshimatsu Kohei、Mitsuhashi Taichi、Kitamura Miho、Sakai Enju、Yukawa Ryu、Minohara Makoto、Fujimori Atsushi、Horiba Koji、Kumigashira Hiroshi
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 7 号: 1 ページ: 16621-16621
  • DOI: 10.1038/s41598-017-16666-x
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Hubbard band or oxygen vacancy states in the correlated electron metal SrVO3? (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Backes, T. C. Rodel, F. Fortuna, E. Frantzeskakis, P. Le Fevre, F. Bertran, M. Kobayashi, R. Yukawa, T. Mitsuhashi, M. Kitamura, K. Horiba, H. Kumigashira, R. Saint-Martin, A. Fouchet, B. Berini, Y. Dumont, A. J. Kim, F. Lechermann, H. O. Jeschke, M. J. Rozenberg, R. Valenti, and A. F. Santander-Syro
  • 雑誌名: Phys. Rev. B. 巻: 94 号: 24 ページ: 241110-241110
  • DOI: 10.1103/physrevb.94.241110
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] 遷移金属酸化物の電荷移動界面に発現する強磁性の起源 (2017)
  • 著者名/発表者名: 北村未歩
  • 学会等名: 第64回応用物理学会春季学術講演会
  • 招待講演
• [学会発表] Origin of interfacial ferromagnetism between perovskite oxides LaNiO3 and LaMnO3 (2017)
  • 著者名/発表者名: M. Kitamura, K. Horiba, M. Kobayashi, E. Sakai, M. Minohara, R. Yukawa, T. Mitsuhashi, D. Shiga, K. Amemiya, T. Nagai, Y. Nonaka, G. Shibata, A. Fujimori, H. Fujioka, and H. Kumigashira
  • 学会等名: IUMRS-ICAM 2017
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Charge distribution and ferromagnetism at the oxide heterointerface between perovskite oxides LaNiO3 and LaMnO3 (2017)
  • 著者名/発表者名: M. Kitamura, K. Horiba, M. Kobayashi, E. Sakai, M. Minohara, R. Yukawa, T. Mitsuhashi, D. Shiga, K. Amemiya, T. Nagai, Y. Nonaka, G. Shibata, A. Fujimori, H. Fujioka, and H. Kumigashira
  • 学会等名: JSAP Autumn meeting 2017
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] ペロブスカイト遷移金属酸化物LaNiO3/LaMnO3ヘテロ界面における強磁性の起源 (2017)
  • 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、湯川龍、志賀大亮、雨宮健太、野中洋亮、芝田悟朗、藤森淳、藤岡洋、組頭広志
  • 学会等名: 2017年度量子ビームサイエンスフェスタ
• [学会発表] ペロブスカイト型遷移金属酸化物へテロ界面における電荷移動のメカニズム (2017)
  • 著者名/発表者名: 北村未歩、小林正起、簔原誠人、坂井延寿、藤岡洋、堀場弘司、組頭広志
  • 学会等名: 第65回応用物理学会春季学術講演会
• [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界面強磁性の起源解明 (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、湯川龍、三橋太一、雨宮健太、野中洋亮、芝田悟朗、藤森淳、藤岡洋、組頭広志
  • 学会等名: 第30回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム