高輝度放射光を用いた強相関酸化物表面・界面解析プラットフォームの構築（国際共同研究強化）

2022 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16KK0107
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 組頭 広志 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (00345092)
• 研究期間 (年度): 2017 – 2022
• キーワード: 量子井戸構造 / 角度分解光電子分光 / 強相関電子系 / 酸化物ヘテロ構造 / 機能性酸化物 / 機能性ナノ構造 / 量子ビーム / 放射光

研究実績の概要

本研究課題では、国際共同研究のスキームの下、欧州の第三世代放射光施設を用いて基課題におけるボトルネックを解決し、基課題研究を更に発展・深化させる。そのために、世界をリードする当研究室の強相関酸化物量子井戸構造作製技術と欧州における最先端放射光解析技術とを組み合わせる事で、国際的な強相関酸化物表面・界面解析プラットフォームを構築し、強相関量子物性研究を加速させることを目的としている。当初の計画では、R04年度はさらにもう一年間研究期間を延長し、残された課題である「表面をキャップ層で覆い、侵入長の深い軟X線を用いたARPESを行うことで、埋もれた量子井戸層における量子化状態を明らかにする」ことを予定していた。しかしながら、新型コロナ禍による渡航制限が続き、さらにはロシア-ウクライナ戦争勃発のために、年度当初の欧州渡航判断の難しさもあった。そのために、実質的な渡航による国際共同研究活動が停止してしまった。

このような制限の下、R04年度もテレワークを主体として、それぞれの機関・放射光施設で実験を遂行するためのネットワークを構築することに注力した。加えて、放射光測定の自動化にも取り組んだ。構築したリモート実験環境を駆使して、海外グループとの国際共同実験を遂行した。具体的には、パリ南大学のグループと共同でリモート実験を行い、最低限ではあるが、当初の目的としていた実験を遂行することができた。

これにより、国際的な強相関酸化物表面・界面解析プラットフォームを構築し、国際共同研究体制の下、強相関量子物性研究を加速させるという目的を達成した。さらに、基課題におけるボトルネックを解決し、基課題をさらに発展・深化させることができた。

研究成果

• [国際共同研究] パリ南大学(フランス) (2021)
  • 年月日: 2021-06-25 – 2021-07-05 | 2021-10-272021-11-04 | 2022-05-092022-05-23
  • 国名: フランス
  • 外国機関名: パリ南大学
  • 主な海外共同研究者名: オンラインでのRemote実験
  • 部局: 固体物理学研究所
  • 職名: 准教授
• [国際共同研究] パリ南大学(フランス) (2017)
  • 年月日: 2017-12-10 – 2017-12-21 | 2019-11-262019-12-02
  • 国名: フランス
  • 外国機関名: パリ南大学
  • 主な海外共同研究者名: Andress Santander-Syro
  • 部局: 固体物理学研究所
  • 職名: 准教授
• [国際共同研究] ヴュルツブルグ大学(ドイツ) (2017)
  • 年月日: 2017-05-31 – 2017-06-11 | 2017-06-262017-08-17 | 2017-09-042017-09-29 | 2018-07-172018-08-01 | 2018-09-102018-09-29 | 2019-07-142019-07-31 | 2019-09-072019-09-17
  • 国名: ドイツ
  • 外国機関名: ヴュルツブルグ大学
  • 主な海外共同研究者名: Ralph Claessen
  • 部局: 物理学研究所
  • 職名: 教授
• [雑誌論文] Surface valence transition in SmS by alkali metal adsorption (2023)
  • 著者名/発表者名: Nakamura Takuto、Nakaya Toru、Ohtsubo Yoshiyuki、Sugihara Hiroki、Tanaka Kiyohisa、Yukawa Ryu、Kitamura Miho、Kumigashira Hiroshi、Imura Keiichiro、Suzuki Hiroyuki S.、Sato Noriaki K.、Kimura Shin-ichi
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 107 ページ: L041102[1-6]
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.107.L041102
  • 査読あり
• [雑誌論文] Half-Metallicity and Magnetic Anisotropy in Double-Perovskite GdBaCo2O6 Films Prepared via Topotactic Oxidation (2023)
  • 著者名/発表者名: Katayama Tsukasa、Mo Shishin、Chikamatsu Akira、Kurauchi Yuji、Kumigashira Hiroshi、Hasegawa Tetsuya
  • 雑誌名: Chemistry of Materials 巻: 35 ページ: 1295～1300
  • DOI: 10.1021/acs.chemmater.2c03335
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct Imaging of Band Structure for Powdered Rhombohedral Boron Monosulfide by Microfocused ARPES (2023)
  • 著者名/発表者名: Sugawara Katsuaki、Kusaka Haruki、Kawakami Tappei、Yanagizawa Koki、Honma Asuka、Souma Seigo、Nakayama Kosuke、Miyakawa Masashi、Taniguchi Takashi、Kitamura Miho、Horiba Koji、Kumigashira Hiroshi、Takahashi Takashi、Orimo Shin-ichi、Toyoda Masayuki、Saito Susumu、Kondo Takahiro、Sato Takafumi
  • 雑誌名: Nano Letters 巻: 23 ページ: 1673～1679
  • DOI: 10.1021/acs.nanolett.2c04048
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quantization condition of strongly correlated electrons in oxide nanostructures (2023)
  • 著者名/発表者名: Tatsuhiko Kanda, Daisuke Shiga, Asato Wada, Ryotaro Hayasaka, Yuuki, Masutake, Naoto Hasegawa, Miho Kitamura, Kohei Yoshimatsu, and Hiroshi Kumigashira
  • 雑誌名: Communications Materials 巻: in press ページ: -
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Electronic band structure of Ti2O3 thin films studied by angle-resolved photoemission spectroscopy (2022)
  • 著者名/発表者名: Hasegawa Naoto、Yoshimatsu Kohei、Shiga Daisuke、Kanda Tatsuhiko、Miyazaki Satoru、Kitamura Miho、Horiba Koji、Kumigashira Hiroshi
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 105 ページ: 235137[1-8]
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.105.235137
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photoinduced transient states of antiferromagnetic orderings in La1/3Sr2/3FeO3 and SrFeO3－δ thin films observed through time-resolved resonant soft x-ray scattering (2022)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto Kohei、Tsuyama Tomoyuki、Ito Suguru、Takubo Kou、Matsuda Iwao、Pontius Niko、Schussler-Langeheine Christian、Minohara Makoto、Kumigashira Hiroshi、Yamasaki Yuichi、Nakao Hironori、Murakami Youichi、Katase Takayoshi、Kamiya Toshio、Wadati Hiroki
  • 雑誌名: New Journal of Physics 巻: 24 ページ: 043012～043012
  • DOI: 10.1088/1367-2630/ac5f31
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Design, Synthesis, and Optoelectronic Properties of the High-Purity Phase in Layered AETMN2 (AE = Sr, Ba; TM = Ti, Zr, Hf) Semiconductors (2022)
  • 著者名/発表者名: Shiraishi Akihiro、Kimura Shigeru、He Xinyi、Watanabe Naoto、Katase Takayoshi、Ide Keisuke、Minohara Makoto、Matsuzaki Kosuke、Hiramatsu Hidenori、Kumigashira Hiroshi、Hosono Hideo、Kamiya Toshio
  • 雑誌名: Inorganic Chemistry 巻: 61 ページ: 6650～6659
  • DOI: 10.1021/acs.inorgchem.2c00604
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-Mobility Metastable Rock-Salt Type (Sn,Ca)Se Thin Film Stabilized by Direct Epitaxial Growth on a YSZ (111) Single-Crystal Substrate (2022)
  • 著者名/発表者名: He Xinyi、Chen Jinshuai、Katase Takayoshi、Minohara Makoto、Ide Keisuke、Hiramatsu Hidenori、Kumigashira Hiroshi、Hosono Hideo、Kamiya Toshio
  • 雑誌名: ACS Applied Materials and Interfaces 巻: 14 ページ: 18682～18689
  • DOI: 10.1021/acsami.2c01464
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhancement of transparency in epitaxially-grown p-type SnO films by surface-passivation treatment in a Na2S aqueous solution (2022)
  • 著者名/発表者名: Uchida Suguri、Soma Takuto、Kitamura Miho、Kumigashira Hiroshi、Ohtomo Akira
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 61 ページ: 050903～050903
  • DOI: 10.35848/1347-4065/ac56fa
  • 査読あり
• [雑誌論文] Surface Proton Conduction below 100°C of Ce0.80Sm0.20O2-δ Thin Film with Oxygen Vacancies (2022)
  • 著者名/発表者名: Notake Go、Nishioka Daiki、Murasawa Hideaki、Takayanagi Makoto、Fukushima Yoshiaki、Ito Hiroki、Takada Tomoasa、Shiga Daisuke、Kitamura Miho、Kumigashira Hiroshi、Higuchi Tohru
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 61 ページ: SD1017～SD1017
  • DOI: 10.35848/1347-4065/ac4feb
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of magnetism in Fe-doped magnetic semiconductors: Resonant photoemission and x-ray magnetic circular dichroism studies of (Ga,Fe)As (2022)
  • 著者名/発表者名: Takeda Takahito、Sakamoto Shoya、Anh Le Duc、Takeda Yukiharu、Fujimori Shin-ichi、Kitamura Miho、Horiba Koji、Kumigashira Hiroshi、Fujimori Atsushi、Tanaka Masaaki、Kobayashi Masaki
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 105 ページ: 195155[1-10]
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.105.195155
  • 査読あり
• [雑誌論文] Intervalence charge transfer and charge transport in the spinel ferrite ferromagnetic semiconductor Ru-doped CoFe2O4 (2022)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi Masaki、Seki Munetoshi、Suzuki Masahiro、Okano Ryo、Kitamura Miho、Horiba Koji、Kumigashira Hiroshi、Fujimori Atsushi、Tanaka Masaaki、Tabata Hitoshi
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 105 ページ: 205103[1-6]
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.105.205103
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evidence of lattice deformation induced metal-insulator transition in Ti2O3 (2022)
  • 著者名/発表者名: Yoshimatsu K.、Miyazaki S.、Hasegawa N.、Kumigashira H.
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 106 ページ: L081110[1-6]
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.106.L081110
  • 査読あり
• [雑誌論文] Anomalously large spin-dependent electron correlation in the nearly half-metallic ferromagnet CoS2 (2022)
  • 著者名/発表者名: Fujiwara Hirokazu、Terashima Kensei、Otsuki Junya、他16名、Kumigashira Hiroshi、Muraoka Yuji、Yokoya Takayoshi
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 106 ページ: 085114[1-13]
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.106.085114
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rock-salt CeO epitaxial thin film as a heavy fermion system transiting from p-type metal to partially compensated n-type metal by 4f delocalization (2022)
  • 著者名/発表者名: Abe Nobuto、Oka Daichi、Kaminaga Kenichi、Shiga Daisuke、Saito Daichi、Yamamoto Taku、Kimura Noriaki、Kumigashira Hiroshi、Fukumura Tomoteru
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 106 ページ: 125106[1-6]
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.106.125106
  • 査読あり
• [雑誌論文] Polarity-dependent charge density wave in the kagome superconductor CsV3Sb5 (2022)
  • 著者名/発表者名: Kato Takemi、Li Yongkai、Nakayama Kosuke、Wang Zhiwei、Souma Seigo、Kitamura Miho、Horiba Koji、Kumigashira Hiroshi、Takahashi Takashi、Sato Takafumi
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 106 ページ: L121112[1-7]
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.106.L121112
  • 査読あり
• [雑誌論文] Giant spin-to-charge conversion at an all-epitaxial single-crystal-oxide Rashba interface with a strongly correlated metal interlayer (2022)
  • 著者名/発表者名: Kaneta-Takada Shingo、Kitamura Miho、Arai Shoma、Arai Takuma、Okano Ryo、Anh Le Duc、Endo Tatsuro、Horiba Koji、Kumigashira Hiroshi、Kobayashi Masaki、Seki Munetoshi、Tabata Hitoshi、Tanaka Masaaki、Ohya Shinobu
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 13 ページ: 5631[1-8]
  • DOI: 10.1038/s41467-022-33350-5
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Fermiology and Origin of Tc Enhancement in a Kagome Superconductor Cs(V1－xNbx)3Sb5 (2022)
  • 著者名/発表者名: Kato Takemi、Li Yongkai、Nakayama Kosuke、Wang Zhiwei、Souma Seigo、Matsui Fumihiko、Kitamura Miho、Horiba Koji、Kumigashira Hiroshi、Takahashi Takashi、Yao Yugui、Sato Takafumi
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 129 ページ: 206402[1-7]
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.129.206402
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Electronic structure reconstruction by trimer formation in CsW2O6 studied by x-ray photoelectron spectroscopy (2022)
  • 著者名/発表者名: Nakamura R.、Takegami D.、Melendez-Sans A.、Tjeng L. H.、Okawa M.、Miyoshino T.、Saini N. L.、Kitamura M.、Shiga D.、Kumigashira H.、Yoshimura M.、Tsuei K.-D.、Okamoto Y.、Mizokawa T.
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 106 ページ: 195104[1-6]
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.106.195104
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Low-temperature-processable amorphous-oxide-semiconductor-based phosphors for durable light-emitting diodes (2022)
  • 著者名/発表者名: Ide Keisuke、Watanabe Naoto、Katase Takayoshi、Sasase Masato、Kim Junghwan、Ueda Shigenori、Horiba Koji、Kumigashira Hiroshi、Hiramatsu Hidenori、Hosono Hideo、Kamiya Toshio
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 121 ページ: 192108～192108
  • DOI: 10.1063/5.0115384
  • 査読あり
• [雑誌論文] Signature of topological band crossing in ferromagnetic Cr1/3NbSe2 epitaxial thin film (2022)
  • 著者名/発表者名: Saika Bruno Kenichi、Hamao Satoshi、Majima Yuki、Huang Xiang、Matsuoka Hideki、Yoshida Satoshi、Kitamura Miho、Sakano Masato、Hatanaka Tatsuto、Nomoto Takuya、Hirayama Motoaki、Horiba Koji、Kumigashira Hiroshi、Arita Ryotaro、Iwasa Yoshihiro、Nakano Masaki、Ishizaka Kyoko
  • 雑誌名: Physical Review Research 巻: 4 ページ: L042021[1-7]
  • DOI: 10.1103/PhysRevResearch.4.L042021
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Fermiology of a topological line-nodal compound CaSb2 and its implication to superconductivity: Angle-resolved photoemission study (2022)
  • 著者名/発表者名: Chien-Wen Chuang, Seigo Souma, Ayumi Moriya, Kosuke Nakayama, Atsutoshi Ikeda, 他9名, Hiroshi Kumigashira, Takashi Takahashi, Shingo Yonezawa, Johnpierre Paglione, Yoshiteru Maeno, and Takafumi Sato
  • 雑誌名: Physical Review Materials 巻: 6 ページ: L042021[1-7]
  • DOI: 10.1103/PhysRevMaterials.6.104203
  • 査読あり
• [学会発表] Resonant tunneling driven metal-insulator transition in double quantum-well structures of strongly correlated oxide (2023)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Kumigashira
  • 学会等名: APS March Meeting
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 膜厚によるTi2O3薄膜の格子変形制御 (2023)
  • 著者名/発表者名: 高田 瀬那、吉松 公平、組頭 広志
  • 学会等名: 第70回応用物理学会春季学術講演会
• [学会発表] その場放射光電子分光によるCrドープVO2エピタキシャル薄膜の電子相図 (2023)
  • 著者名/発表者名: 志賀 大亮、CHENG Xianglin、Tae Hyun Kim、神田 龍彦、長谷川 直人、北村 未歩、吉松 公平、組頭 広志
  • 学会等名: 第70回応用物理学会春季学術講演会
• [学会発表] 光電子分光によるBi-Rh-O層状化合物薄膜の電子状態解析 (2023)
  • 著者名/発表者名: 増竹 悠紀、志賀 大亮、神田 龍彦、長谷川 直人、早坂 亮太朗、北村 未歩、吉松 公平、大野 瑞貴、藤田 貴啓、川崎 雅司、組頭 広志
  • 学会等名: 第70回応用物理学会春季学術講演会
• [学会発表] 放射光電子分光によるSrVO3/LaAlO3ヘテロ構造の電子状態 (2023)
  • 著者名/発表者名: 和田 亜里斗、神田 龍彦、志賀 大亮、増竹 悠紀、早坂 亮太朗、北村 未歩、吉松 公平、組頭 広志
  • 学会等名: 第70回応用物理学会春季学術講演会
• [学会発表] 放射光電子分光によるSrNbO3/SrTiO3界面の電子状態 (2023)
  • 著者名/発表者名: 早坂 亮太朗、神田 龍彦、長谷川 直人、増竹 悠紀、和田 亜里斗、Nathawuth Wongwutcharanukoun、北村 未歩、志賀 大亮、吉松 公平、組頭 広志
  • 学会等名: 第70回応用物理学会春季学術講演会
• [学会発表] 放射光角度分解光電子分光によるTi2O3薄膜の金属・絶縁体転移の起源 (2023)
  • 著者名/発表者名: 長谷川 直人、吉松 公平、志賀 大亮、神田 龍彦、宮崎 悟、北村 未歩、堀場 弘司、組頭 広志
  • 学会等名: 第70回応用物理学会春季学術講演会
• [学会発表] 酸化物二重量子井戸構造の共鳴トンネル効果によるモット転移制御 (2023)
  • 著者名/発表者名: 組頭広志
  • 学会等名: 2022年度量子ビームサイエンスフェスタ
  • 招待講演
• [学会発表] 放射光計測に立脚した共鳴トンネルモットトランジスタの開発 (2022)
  • 著者名/発表者名: 組頭広志
  • 学会等名: システムデバイスロードマップ産学連携委員会(SDRJ) WG研究会
  • 招待講演
• [学会発表] 放射光計測に立脚した共鳴トンネルモットトランジスタの開発 (2022)
  • 著者名/発表者名: 組頭広志
  • 学会等名: 日本表面真空学会 東北・北海道支部 関東支部合同セミナー「原子レベル積層技術が拓く物性探索の新展開」
  • 招待講演
• [学会発表] 永久磁石を用いた二交流ホール効果測定装置の構築と酸化物半導体の電子物性評価 (2022)
  • 著者名/発表者名: 吉松公平、成田千春、組頭広志
  • 学会等名: 第83回応用物理学会秋季学術講演会
• [学会発表] 密度汎関数法によるTi2O3の金属絶縁体転移 (2022)
  • 著者名/発表者名: 吉松公平、長谷川直人、組頭広志
  • 学会等名: 第83回応用物理学会秋季学術講演会
• [学会発表] 角度分解光電子分光によるTi2O3薄膜のフェルミオロジー (2022)
  • 著者名/発表者名: 長谷川直人、吉松公平、志賀大亮、神田龍彦、宮崎悟、北村未歩、堀場弘司、組頭広志
  • 学会等名: 第83回応用物理学会秋季学術講演会
• [学会発表] 放射光電子分光によるSrVO3/LaAIO3/SrVO3二重量子井戸構造の電子状態 (2022)
  • 著者名/発表者名: 和田亜里斗、神田龍彦、志賀大亮、CHENG Xianglin、Tae Hyun Kim、北村未歩、吉松公平、組頭広志
  • 学会等名: 第83回応用物理学会秋季学術講演会
• [学会発表] 放射光電子分光による SrTi1-xVxO3量子井戸の量子化状態解析 (2022)
  • 著者名/発表者名: 神田 龍彦 、志賀大亮 、和田亜里斗 、長谷川直人、CHENG Xianglin、Tae Hyun Kim、早坂亮太朗、北村未歩、吉松公平 、組頭 広志
  • 学会等名: 第83回応用物理学会秋季学術講演会
• [学会発表] 放射光電子分光によるCrxV1-xO2エピタキシャル薄膜の電子状態 (2022)
  • 著者名/発表者名: 志賀 大亮、CHENG Xianglin、Tae Hyun Kim、神田 龍彦、長谷川 直人、北村 未歩、吉松 公平、組頭 広志
  • 学会等名: 第83回応用物理学会秋季学術講演会
• [備考] 東北大学多元物質科学研究所組頭研究室
  • URL: http://www2.tagen.tohoku.ac.jp/lab/kumigashira/html/