遷移金属酸化物界面における新規強相関電子状態の放射光分光と探索

2009 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 19204037
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 藤森 淳 東京大学, 大学院・理学系研究科, 教授 (10209108)
• 研究分担者: 組頭 広志 東京大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (00345092)
• キーワード: 遷移金属酸化物 / 超薄膜 / パルス堆積法 / 光電子分光 / 界面

研究概要

・バンド幅制御による金属・絶縁体転移(MIT)の起源を調べるための新たな手法として,酸化物量子井戸構造による次元性制御MITというアプローチを開発した.具体的には,伝導性酸化物であるSrVO3(SVO)超薄膜をSrTiO3(STO)基板上に作製し,その膜厚を原子レベルで制御してその場光電子分光を行った.その結果,元素置換系(Sr,Ca)VO3ではMITが報告されていないペロブスカイトV酸化物において膜厚依存のMITを観測し,その実験結果を理論計算と比較することにより,観測されたMITが次元性の低下(3次元から2次元)に由来したMITであることを明らかにした.
・STO基板上にエピタキシャル成長させたSVO厚膜について高分解能角度分解光電子分光測定を行ない,バンド分散とフェルミ面を精密に決定した.その結果,バルクのSVO結晶に比べてバンド分散が弱まり,フェルミ面の体積が増大していることを見出した.これらの変化を,STO基板からの引っ張り圧力と表面における電荷再配分によるものと解釈した.
・(La,Sr)MnO3/Nb:STO界面(LSMO/STO界面)で生じる界面ダイポールの起源を明らかにするために,極性/非極性界面であるLSMO/STO(001)と極性/極性界面であるLSMO/STO(110)についてバンドダイアグラムを決定した.その結果,ショットキー障壁の値は面方位にほとんど依存しないことが明らかになった.

研究成果

• [雑誌論文] Electronic Structure of the Band Filling Controlled CaVO_3 and LaVO_3 Compounds (2010)
  • 著者名/発表者名: R.J.O.Mossanek
  • 雑誌名: J.Phys.: Condens.Matter 22 ページ: 095601-1-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] Transport properties and electronic states of anatase Ti_<1-x>W_xO_2 epitaxial thin films (2010)
  • 著者名/発表者名: U.Takeuchi
  • 雑誌名: U.Appl.Phys. 107 ページ: 023705-1-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dimensional-Crossover-Driven Metal-Insulator Transition in SrVO_3 Ultrathin Films (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Yoshimatsu
  • 雑誌名: Phys.Rev.Lett. (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Orientation dependence of the Schottky barrier height for La_<0.6>Sr_<0.4>MnO_3/SrTiO_3 heterojunctions (2009)
  • 著者名/発表者名: M.Minohara
  • 雑誌名: Appl.Phys.Lett. 94 ページ: 242106-1-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Inhomogeneous chemical states in resistance-switching devices with a planar-type Pt/CuO/Pt structure (2009)
  • 著者名/発表者名: R.Yasuhara
  • 雑誌名: Appl.Phys.Lett. 95 ページ: 012110-1-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Yoshimatsu et al.Reply (2009)
  • 著者名/発表者名: K.Yoshimatsu
  • 雑誌名: Phys.Rev.Lett. 102 ページ: 199704-1
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electronic structure characterization of La_2NiMnO_6 epitaxial thin films using synchrotron-radiation photoelectron spectroscopy and optical spectroscopy (2009)
  • 著者名/発表者名: M.Kitamura
  • 雑誌名: Appl.Phys.Lett. 94 ページ: 262503-1-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] In-situ Photoemission Study of Nd_<1-x>Sr_xMnO_3 Epitaxial Thin Films (2009)
  • 著者名/発表者名: H.Wadati
  • 雑誌名: Phys.Rev.B 79 ページ: 153106-1-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Systematic Analysis of ARPES Spectra of Transition-Metal Oxides : Nature of Effective d Band (2009)
  • 著者名/発表者名: H.Wadati
  • 雑誌名: J.Phys.Soc.Jpn. 78 ページ: 094709-1-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pressure-induced change in the electronic structure of epitaxially strained La_<1-x>Sr_xMnO_3 thin films (2009)
  • 著者名/発表者名: K.Horiba
  • 雑誌名: Phys.Rev.B 80 ページ: 132406-1-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Madelung potentials and covalency effect in strained La_<1-x>Sr_xMnO_3 thin films studied by core-level photoemission spectroscopy (2009)
  • 著者名/発表者名: H.Wadati
  • 雑誌名: Phys.Rev.B 80 ページ: 125107-1-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Chemical stability and transport properties of ultrathin La_<1.2>Sr_<1.8> Mn_2O_7 Ruddlesden-Popper films (2009)
  • 著者名/発表者名: M.Matvejeff
  • 雑誌名: Appl.Phys.Lett. 95 ページ: 152110-1-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Coherent and incoherent d band dispersions in SrVO_3 (2009)
  • 著者名/発表者名: M.Takizawa
  • 雑誌名: Phys.Rev.B 80 ページ: 235104-1-4
  • 査読あり
• [学会発表] Fermiology of Oxide Thin Films under Epitaxial Strain (2010)
  • 著者名/発表者名: A.Fujimori
  • 学会等名: 10th Japan-Korea-Taiwan Symposium on Strongly Correlated Electron Systems
  • 発表場所: Himeji, Japan
  • 年月日: 20100311-20100313
• [学会発表] エピタキシャル応力下のSrVO_3薄膜の高分解能ARPES測定 (2010)
  • 著者名/発表者名: 相崎真一
  • 学会等名: 日本物理学会第65回年次大会
  • 発表場所: 岡山大学
  • 年月日: 2010-03-21
• [学会発表] La_<1-x>Sr_xMnO_3薄模成長におけるSrOのサーファクタント効果の検証 (2010)
  • 著者名/発表者名: 古川場子
  • 学会等名: 2010年春季 第57回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 東海大学
  • 年月日: 2010-03-19
• [学会発表] 終端面制御したLa_<0.6>Sr_<0.4>MnO_3/Nb:SrTiO_3ヘテロ接合のポテンシャル深さ分布 (2010)
  • 著者名/発表者名: 簑原誠人
  • 学会等名: 2010年春季第57回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 東海大学
  • 年月日: 2010-03-18
• [学会発表] 電極/Pr_<0.7>Ca_<0.3>MnO_3界面電子状態の電極依存性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 安原隆太郎
  • 学会等名: 2010年春季第57回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 東海大学
  • 年月日: 2010-03-18
• [学会発表] 抵抗変化を示すAl/Ls_<0.33>Sr_<0.67>FeO_3界面における電子状態解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 山本大貴
  • 学会等名: 2010年春季第57回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 東海大学
  • 年月日: 2010-03-18
• [学会発表] アナターゼ型Li_xTiO_2エピタキシャル薄膜の電気輸送特性と電子状態 (2010)
  • 著者名/発表者名: 竹内詩人
  • 学会等名: 2010年春季第57回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 東海大学
  • 年月日: 2010-03-17
• [学会発表] Termination dependence of Schottky barrier height for La_<0.6>Sr<0.4>MnO_3/Nb:SrTiO_3 heterojunctions (2010)
  • 著者名/発表者名: M.Minohara
  • 学会等名: 11th Joint MMM-Intermag Conference
  • 発表場所: Washinton DC, USA
  • 年月日: 2010-01-19
• [学会発表] Depth profiling for spin tunnelling junctions using hard-x-ray photoemission spectroscopy (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Kumigashira
  • 学会等名: International Workshop on Oxide Surfaces(IWOX-VII)
  • 発表場所: NASPAニューオータニ(越後湯沢)
  • 年月日: 2010-01-13
• [学会発表] Hard x-ray photoemission study of electrode/oxide interfaces in Ta-oxide-based resistance random access memory devices (2010)
  • 著者名/発表者名: R.Yasuhara
  • 学会等名: International Workshop on Oxide Surfaces(IWOX-VII)
  • 発表場所: NASPAニューオータニ(越後湯沢)
  • 年月日: 2010-01-12
• [学会発表] Composition dependence of Schottky barrier height for La_<1-x>Sr_xMnO_3/Nb : SrTiO_3 heterojunctions (2010)
  • 著者名/発表者名: M.Minohara
  • 学会等名: 7th International Workshop on Oxide Surfaces
  • 発表場所: NASPAニューオータニ(越後湯沢)
  • 年月日: 2010-01-12
• [学会発表] Dimensional crossover induced metal-insulator transition in SrVO_3 thin films studied by in situ photoemission spectroscopy (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Yoshimatsu
  • 学会等名: IWOX-VII
  • 発表場所: NASPAニューオータニ(越後湯沢)
  • 年月日: 2010-01-11
• [学会発表] 金属/La_<0.7>Ca_<0.3>MnO_3界面における低抗変化現象と界面電子状態解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 山本大貴
  • 学会等名: 第23回日本放射光学会年会放射光化学合同シンポジウム
  • 発表場所: イーグレひめじ
  • 年月日: 2010-01-09
• [学会発表] 電子ドープ系Mn酸化物薄膜の放射光光電子分光 (2010)
  • 著者名/発表者名: 堀場弘司
  • 学会等名: 第23回日本放射光学会年会放射光化学合同シンポジウム
  • 発表場所: イーグレひめじ
  • 年月日: 2010-01-08
• [学会発表] 放射光光電子分光による酸化物スピントンネル接合のポテンシャル深さ分布決定 (2010)
  • 著者名/発表者名: 簑原誠人
  • 学会等名: 第23回日本放射光学会年会放射光化学合同シンポジウム
  • 発表場所: イーグレひめじ
  • 年月日: 2010-01-08
• [学会発表] 放射光光電子分光によるLa_<1-x>Sr_xMnO_3薄膜表面の電子状態解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 古川場子
  • 学会等名: 第23回日本放射光学会年会放射光化学合同シンポジウム
  • 発表場所: イーグレむひめじ
  • 年月日: 2010-01-08
• [学会発表] 低次元化に伴い金属絶縁体転移を起こすSrVO_3薄膜のin situ放射光光電子分光 (2010)
  • 著者名/発表者名: 吉松公平
  • 学会等名: 第23回日本放射光学会年会放射光化学合同シンポジウム
  • 発表場所: イーグレひめじ
  • 年月日: 2010-01-08
• [学会発表] Self-energy analysis of kink in the V 3d band dispersion of SrVO_3 (2009)
  • 著者名/発表者名: S.Aizaki
  • 学会等名: 8th Asia-Pacific Workshop on Novel Quantum Materials
  • 発表場所: 延世大学、韓国
  • 年月日: 20090705-20090708
• [学会発表] Modulation Doping of a Mott Quantum Well by a Proximate Polar Discontinuity (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Higuchi
  • 学会等名: 2009 MRS Spring Meeting
  • 発表場所: San Francisco, USA
  • 年月日: 20090413-20090417
• [学会発表] Transport properties and electronic states of anatase Ti_<1-x>WxO_2 epitaxial thin films (2009)
  • 著者名/発表者名: A.Chikamatsu
  • 学会等名: 2009 Material Resrearch Society Fall Meeting
  • 発表場所: Sheraton Boston Hotel, Boston, MA, U.S.A.
  • 年月日: 2009-12-03
• [学会発表] In-situ photoemission studies on oxide heterostructures (2009)
  • 著者名/発表者名: H.Kumigashira
  • 学会等名: 11-th International Conference on Electronic Spectroscopy and Structure(ICESS-11)
  • 発表場所: Nara, Japan
  • 年月日: 2009-10-08
• [学会発表] Bandwidth Controlled Metal-Insulator Transition in SrVO_3 Thin Films (2009)
  • 著者名/発表者名: K.Yoshimatsu
  • 学会等名: 16th International Workshop on Oxide Electronics
  • 発表場所: Tarragona(Catalonia, Spain)
  • 年月日: 2009-10-06
• [学会発表] Depth profiling for interface dipole layer formed at spin tunnelling junctions using photoemission spectroscopy (2009)
  • 著者名/発表者名: H.Kumigashira
  • 学会等名: 16th International Workshop on Oxide Electronics
  • 発表場所: Tarragona(Catalonia, Spain)
  • 年月日: 2009-10-06
• [学会発表] Direct observation of redox reactions during resistance switching in Ta-oxide-based resistance random access memory devices (2009)
  • 著者名/発表者名: R.Yasuhara
  • 学会等名: 16th International Workshop on Oxide Electronics
  • 発表場所: Tarragona(Catalonia, Spain)
  • 年月日: 2009-10-05
• [学会発表] 低次元化によりバンド幅制御したSrVO_3薄膜の電子状態 (2009)
  • 著者名/発表者名: 吉松公平
  • 学会等名: 日本物理学会2009年秋季大会
  • 発表場所: 熊本大学
  • 年月日: 2009-09-25
• [学会発表] In-situ Photoemission Studies on Oxide Heterostructures (2009)
  • 著者名/発表者名: H.Kumigashira
  • 学会等名: 2009 Villa Conference on Complex Oxide Heterostructures(VC-COH)
  • 発表場所: Ritz Carlton-St.Thomas, USVI Pxllカ領バーラン諸島
  • 年月日: 2009-09-16
• [学会発表] 放射光光電子分光による酸化物スピントンネル接合のポテンシャル深さ分布決定 (2009)
  • 著者名/発表者名: 簑原誠人
  • 学会等名: 2009秋季第70回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 富山大学
  • 年月日: 2009-09-09
• [学会発表] アナターゼ型Ti_<1-x>Nb_xO_2薄膜のキャリア生成機構 (2009)
  • 著者名/発表者名: 能川玄之
  • 学会等名: 2009秋季第70回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 富山大学
  • 年月日: 2009-09-08
• [学会発表] 金属/Ta_2O<5-d>TaO_x構造における界面電子状態の電極依存性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 安原隆太郎
  • 学会等名: 2009秋季第70回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 富山大学
  • 年月日: 2009-09-08
• [学会発表] Thickness dependent physical properties of La_<0.6>Sr_<0.4>MnO_3 Layer in SrTiO_3/La_<0.6>Sr_<0.4>MnO_3/SrTiO_3 heterostructures (2009)
  • 著者名/発表者名: H.Kumigashira
  • 学会等名: International Conference on Magnetism09
  • 発表場所: Karlsruhe, Gemrany
  • 年月日: 2009-07-29
• [学会発表] Electronic Structures of Ferromagnetic Semiconductor La_2NiMnO_6 Epitaxial Films (2009)
  • 著者名/発表者名: I.Ohkubo
  • 学会等名: The Third International Conference on the Science and Technology for Advanced Ceramics(STAC-3)
  • 発表場所: Mielparque-Yokohama, Japan
  • 年月日: 2009-06-17
• [学会発表] 硬X線光電子分光法による低抗変化型ランダムアクセスメモリ素子におけるPt電極/Ta酸化物界面電子状態の観測 (2009)
  • 著者名/発表者名: 安原隆太郎
  • 学会等名: 第23回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
  • 発表場所: イーグレひめじ
  • 年月日: 2009-01-08