酸化物におけるパルス電場誘起の不揮発かつ可逆的な物性変化

• 研究課題/領域番号: 17684019
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 物性Ⅱ
• 研究機関: 早稲田大学
• 研究代表者: 勝藤 拓郎 早稲田大学, 理工学術院, 助教授 (00272386)
• 研究期間 (年度): 2005 – 2006
• 研究課題ステータス: 完了 (2006年度)
• 配分額: 18,980千円 (直接経費: 14,600千円、間接経費: 4,380千円); 2006年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2005年度: 14,040千円 (直接経費: 10,800千円、間接経費: 3,240千円)
• キーワード: 強相関系 / 薄膜 / 界面 / 強相関係

研究概要

1.パルス電場印加によって電気抵抗が変化する物質の探索
パルス電場印加によって電気抵抗が不揮発かつ可逆的に変化する物質がペロブスカイト型マンガン酸化物薄膜によって見出されている。様々な遷移金属酸化物(TiからCuまで)のエピタキシャルな薄膜を作製し、この現象がマンガン酸化物に特有のものかどうかを調べた。その結果、いずれの遷移金属酸化物においても、マンガン酸化物によく似た電気抵抗変化を起こすことを見出した。
2.絶対光学反射率の空間分布を測定する装置の開発
薄膜等の光学反射率の絶対値を、400nmから900nmまでの任意の波長で、1マイクロメートルの空間分解能でイメージングできる装置を開発した。これは、顕微分光用の顕微鏡にCCDカメラをとりつけ、絶対反射率が既知の参照試料と試料を正確に入れ替えることにより、1%程度の精度まで正確に試料の絶対反射率の空間依存性が測定できる装置である。
3.顕微分光装置を用いたパルス電場誘起効果の研究
2.で開発された顕微分光装置を用いて、電場印加によって電気抵抗変化が変化する薄膜の測定を行った。(LaSr)FeO3薄膜にITO電極をつけた試料に電場を印加したところ、不揮発に光学反射率の変化の空間分布が変化することが明らかになった。波長依存性の解析の結果、電極間に過剰酸素に由来する伝導度の高い部分が現れること、電場によって過剰酸素が集団的に動くことにより、伝導度の高い部分の位置も電極位置に対して動くこと、それが結果として電気抵抗の変化につながること、を明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Orbital ordering and magnetic field effect in MnV2O4 (2007)
  • 著者名/発表者名: T.Suzuki, M.Katsumura, K.Taniguchi, T.Arima, T.Katsufuji
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 98 ページ: 127203-127203
• [雑誌論文] Dynamical specific heat of two-phase coexistence in RMnO3 (2006)
  • 著者名/発表者名: T.Nomura, J.Masuzawa, T.Katsufuji
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 74
• [雑誌論文] Transport, magnetic, and structural properties of spinel MnTi2O4 and the effect of V doping (2006)
  • 著者名/発表者名: T.Sonehara, K.Kato, K.Osaka, M.Takata, T.Katsufuji
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 74 ページ: 104424-104424
• [雑誌論文] Magnetic-field switching of crystal structure in spinel MnV2O4 (2006)
  • 著者名/発表者名: T.Katsufuji, K.Adachi, T.Suzuki, M.Katsumura
  • 雑誌名: Physica B 383 ページ: 13-13
• [雑誌論文] Spin-dependent charge dynamics of an orbital-spin-coupled system : Yb2V2O7 (2006)
  • 著者名/発表者名: K.Waku, T.Suzuki, T.Katsufuji
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 74 ページ: 24402-24402
• [雑誌論文] Electric-field-induced resistance switching universally observed in transition-metal-oxide thin films (2006)
  • 著者名/発表者名: M.Hamaguchi, K.Aoyama, S.Asanuma, Y.Uesu, T.Katsufuji
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 88 ページ: 142508-142508
• [雑誌論文] Spontaneous formation of vanadium "molecules" in a geometrically frustrated crystal : AlV2O4 (2006)
  • 著者名/発表者名: Y.Horibe, M.Shingu, T.Katsufuji et al.
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 96 ページ: 86406-86406
• [雑誌論文] Electronic structure of charge- and spin-controlled Sr1-(x+y)Lax+yTi1-xCrxO3 (2006)
  • 著者名/発表者名: H.Iwasawa et al.
  • 雑誌名: Phys.Rev.Lett. 96 ページ: 67203-67203
• [雑誌論文] Spontaneous formation of vanadium "molecules" in a geometrically frustrated crystal : AlV2O4 (2006)
  • 著者名/発表者名: Y.Horibe et al.
  • 雑誌名: Phys.Rev.Lett. 96(in press)
• [雑誌論文] Effect of Mn trimerization on the magnetic and dielectric properties of hexagonal YMnO3 (2005)
  • 著者名/発表者名: Y.Aikawa, T.Katsufuji, T.Arima, K.Kato
  • 雑誌名: Phys.Rev.B 71 ページ: 184418-184418
• [雑誌論文] Dynamics of the charge-spin interplay in a perovskite manganite (2005)
  • 著者名/発表者名: K.Waku, T.Suzuki, T.Nomura, T.Katsufuji
  • 雑誌名: Phys.Rev.B 72 ページ: 12418-12418
• [雑誌論文] Large magnetoresistance in spin- and carrier-doped SrTiO3 (2005)
  • 著者名/発表者名: J.Inaba, T.Katsufuji
  • 雑誌名: Phys.Rev.B 72 ページ: 52408-52408
• [雑誌論文] Magnetic-field switching of crystal structure in an orbital-spin-coupled system : MnV2O4 (2005)
  • 著者名/発表者名: K.Adachi, T.Suzuki, K.Kato, K.Osaka, M.Takata, T.Katsufuji
  • 雑誌名: Phys.Rev.Lett. 95 ページ: 197202-197202
• [雑誌論文] Magnetocapacitance effect and related microstrucuture in Ti-doped YMnO3 (2005)
  • 著者名/発表者名: S.Mori, J.Tokunaga, Y.Horibe, Y.Aikawa, T.Katsufuji
  • 雑誌名: Phys.Rev.B 72 ページ: 224434-224434