研究課題
実験においては、ペロブスカイト型酸化物を中心とした物質の界面などにおいて発生する異常な磁気状態の探索とその機構の研究を行った。まず、螺旋磁気構造の形成が古くから知られてFe、Co珪化物における磁気秩序の様子を調べた。本研究の特徴は、これまで粒子線回折などの波数空間での情報のみが得られる手法によって調べられていた螺旋磁気構造を、実空間においてローレンツ電子顕微鏡を用いて観測した点である。その結果、螺旋磁気構造のドメインや、転移の様子など、波数空間での観察では得られない情報が明らかになった。また、基礎物性およびデバイス応用の両方の観点から注目されているマンガン酸化物の界面のごく近傍の特性を調べ、ルテニウムを添加することでバルクの値に匹敵する保持力が界面近傍においても保存することを明らかにした。理論においては、モデル計算および第一原理計算を用いて異常磁気状態の研究を行った。まず、通常の半導体界面の形成過程と同様のバンドベンディングの概念が有効であるとし、モデル計算により通常の金属とドープされたモット絶縁体の界面における電子状態を調べた。その結果、界面のモット絶縁体側にきわめて興味深い状態が実現し、界面からの距離に応じて、キャリアのフィリングが整数量子化された領域が実現した。具体的には、界面側からバンド絶縁体・金属・モット絶縁体という三つの界面相が現われることがわかった。さらに、遍歴磁性体の電子状態について、平均場近似を出発点として乱雑位相近似、GW法などの手法を用いて検討を行った。
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