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遷移金属酸化物における2次元電子系に働く多体間相互作用の解明

研究課題

研究課題/領域番号 17K14325
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 物性Ⅰ
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

湯川 龍  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, 特任助教 (40759479)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2018年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2017年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
キーワード角度分解光電子分光 / 酸化物 / バンド構造 / 電子状態 / 多体間相互作用 / 表面 / 量子化 / 電子輸送
研究成果の概要

本研究では、遷移金属酸化物表面への安定した電子ドープ手法を確立し、角度分解光電子分光(ARPES)から得られる電子状態と電気伝導特性の両観点から、遷移金属酸化物表面における2次元電子状態に働く多体間相互作用の起源を明らかにした。具体的な研究成果は以下の通りである。
(1)アルカリ金属蒸着システムの開発により、遷移金属酸化物表面への電子ドープ量精密制御手法を確立した。(2)アナターゼ型酸化チタン表面に形成される2次元電子状態に働く多体間相互作用の起源を明らかにした。(3)アナターゼ型酸化チタンにおける電子格子相互作用が表面とバルク間で異なることを見出した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

遷移金属酸化物においては電子輸送特性に対する多体間相互作用の寄与が大きいため、酸化物物質設計・物性制御においてキャリア密度に応じた詳細な多体間相互作用の解明が必要不可欠である。特に電子デバイスの微細化に伴う低次元系の研究において、表面・極薄膜での電子的振る舞いを理解する事が必要不可欠である。そのため、低次元系での電子の多体間相互作用を明らかにした本成果は高い重要性と発展性を持つものと考えられる。

報告書

(3件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 3件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 2件)

  • [国際共同研究] Synchrotron SOLEIL/Paris-Sud University(フランス)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Emergence of metallic monoclinic states of VO2 films induced by K deposition2019

    • 著者名/発表者名
      Shiga D.、Minohara M.、Kitamura M.、Yukawa R.、Horiba K.、Kumigashira H.
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 99 号: 12 ページ: 125120-125120

    • DOI

      10.1103/physrevb.99.125120

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Control of two-dimensional electronic states at anatase TiO2(001) surface by K adsorption2018

    • 著者名/発表者名
      Yukawa R.、Minohara M.、Shiga D.、Kitamura M.、Mitsuhashi T.、Kobayashi M.、Horiba K.、Kumigashira H.
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 97 号: 16 ページ: 165428-165428

    • DOI

      10.1103/physrevb.97.165428

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] High-density two-dimensional electron system induced by oxygen vacancies in ZnO2018

    • 著者名/発表者名
      Rodel T. C.、Dai J.、Fortuna F.、Frantzeskakis E.、Le Fevre P.、Bertran F.、Kobayashi M.、Yukawa R.、Mitsuhashi T.、Kitamura M.、Horiba K.、Kumigashira H.、Santander-Syro A. F.
    • 雑誌名

      Physical Review Materials

      巻: 2 号: 5

    • DOI

      10.1103/physrevmaterials.2.051601

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Converting topological insulators into topological metals within the tetradymite family2018

    • 著者名/発表者名
      Chen K.-W.、Aryal N.、Dai J.、Graf D.、Zhang S.、Das S.、Le F?vre P.、Bertran F.、Yukawa R.、Horiba K.、Kumigashira H.、Frantzeskakis E.、Fortuna F.、Balicas L.、Santander-Syro A. F.、Manousakis E.、Baumbach R. E.
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 97 号: 16 ページ: 165112-165112

    • DOI

      10.1103/physrevb.97.165112

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Surface electronic structure of SmB 6 (111)2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Ohtsubo, K. Hagiwara, C. Wang, R. Yukawa, K. Horiba, H. Kumigashira, W. Hirano, F. Iga, S. Kimura
    • 雑誌名

      Physica B: Condensed Matter

      巻: 536 ページ: 75-77

    • DOI

      10.1016/j.physb.2017.09.033

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Emergence of Quantum Critical Behavior in Metallic Quantum-Well States of Strongly Correlated Oxides2017

    • 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

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] In-situ Angle-Resolved Photoemission Studies of the Quasi-Two-Dimensional Electron Liquid States Formed at Anatase TiO2 (001) Surface by K Adsorption2018

    • 著者名/発表者名
      R. Yukawa, M. Minohara, D. Shiga, M. Kitamura, T. Mitsuhashi, M. Kobayashi, K. Horiba, and H. Kumigashira
    • 学会等名
      ACSIN-14 & ICSPM26
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] K吸着によるAnatase TiO2 (001)表面の2次元電子状態制御2018

    • 著者名/発表者名
      湯川龍、 簔原誠人、 志賀大亮、 北村未歩、 三橋太一、小林正起、 堀場弘司、 組頭広志
    • 学会等名
      表面・界面スペクトロスコピー2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] K吸着によるAnatase TiO2 (001)表面の2次元電子状態制御2018

    • 著者名/発表者名
      湯川龍、 簔原誠人、 志賀大亮、 北村未歩、 三橋太一、小林正起、 堀場弘司、 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
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 光触媒作用をもつアナターゼ型TiO2表面に誘起される機能解析:電子状態と表面構造2018

    • 著者名/発表者名
      湯川龍, 簔原誠人, 志賀大亮, 北村未歩, 堀場弘司, 望月出海, 兵頭俊夫, 組頭広志
    • 学会等名
      第3回 元素戦略<研究拠点形成型>・大型研究施設携シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Two-dimensional electron liquid states at the K-adsorbed anatase-TiO2 (001) surface2017

    • 著者名/発表者名
      R. Yukawa, M. Minohara, D. Shiga, M. Kitamura, T. Mitsuhashi, M. Kobayashi, K. Horiba, and H. Kumigashira
    • 学会等名
      International Workshop on Oxide Electronics (iWOE-24)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2020-03-30  

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