擬2次元遷移金属酸化物における異方的電荷・軌道物性の制御

2010 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20340086
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 物性Ⅱ
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 十倉 好紀 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (30143382)
• 研究分担者: 小野瀬 佳文 東京大学, 大学院・工学系研究科, 講師 (80436526) ; 井口 敏 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教 (50431789)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2010
• キーワード: 軌道秩序 / 電荷秩序 / 異方性 / 擬二次元系 / 光学応答

研究概要

擬2次元遷移金属酸化物結晶において斜方晶歪みと電荷軌道整列の方向秩序の結合を利用して、電荷・軌道秩序が引き起こすマクロな物性(伝導、誘電、光学、磁気物性)の異方性を調べた。単層(214構造)および2重層(327構造)マンガン酸化物の斜方晶歪みをもつ高ホールドープ(x=0. 5-0. 75)の系において、電荷軌道整列状態の単一マクロドメインを実現し、誘電率、光学特性、弾性率などの異方性および秩序に伴って生じる新奇な励起状態の観測に成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Gigantic terahertz magnetochromism via electromagnons in the hexaferrite magnet Ba_2Mg_2Fe_<12> O_<22> (2011)
  • 著者名/発表者名: N. Kida, S. Kumakura, S. Ishiwata, Y. Taguchi, and Y. Tokura
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 83 ページ: 064422
• [雑誌論文] Large magnetoresistance and spin-polarized heavy-mass electron state of the doped valence-bond solid(Ti_<1-x> V_x)_2O_3 (2011)
  • 著者名/発表者名: Masaki Uchida, Yoshinori Onose, and Yoshinori Tokura
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 83 ページ: 052404
• [雑誌論文] Relaxation dynamics of multiferroic domain walls in DyMnO_3 with cycloidal spin order (2011)
  • 著者名/発表者名: F. Kagawa, Y. Onose, Y. Kaneko, and Y. Tokura
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 83 ページ: 054413
• [雑誌論文] Pseudogap of Metallic Layered Nickelate R_<2-x> Sr_xNiO_4(R=Nd, Eu) Crystals Measured Using Angle-Resolved Photoemission Spectroscopy (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Uchida, K. Ishizaka, P. Hansmann, Y. Kaneko, Y. Ishida, X. Yang, R. Kumai, A. Toschi, Y. Onose, R. Arita, K. Held, O. K. Andersen, S. Shin, and Y. Tokura
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett 巻: 106 ページ: 027001
• [雑誌論文] Near room-temperature formation of a skyrmion crystal in thin-films of the helimagnet FeGe (2011)
  • 著者名/発表者名: X. Z. Yu, N. Kanazawa, Y. Onose, K. Kimoto, W. Z. Zhang, S. Ishiwata, Y. Matsuiand Y. Tokura
  • 雑誌名: Nature Mat 巻: 10 ページ: 106
• [雑誌論文] Optical investigation of the collective dynamics of charge-orbital density waves in layered manganites (2010)
  • 著者名/発表者名: J. Fujioka, Y. Ida, Y. Takahashi, N. Kida, R. Shimano, and Y. Tokura
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 82 ページ: 140409
• [雑誌論文] Hybridization in Ba_2CoGe_2O_7 (2010)
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett 巻: 105 ページ: 137202
• [雑誌論文] Competing electronic orders in anisotropically strained(Pr_<0. 6> Ca_<0. 4>)_<1-x>(La_<0. 6> Sr_<0. 4>)_xMnO_3 thin films (2010)
  • 著者名/発表者名: J. S. Lee, M. Nakamura, D. Okuyama, R. Kumai, T. Arima, M. Kawasaki, and Y. Tokura
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 82 ページ: 052406
• [雑誌論文] Electromagnons in the Spin Collinear State of a Triangular Lattice Antiferromagnet (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Seki, N. Kida, S. Kumakura, R. Shimano, and Y. Tokura
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett 巻: 105 ページ: 097207
• [雑誌論文] Cupric chloride CuCl_2 as an S=1/2 chain multiferroic (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Seki, T. Kurumaji, S. Ishiwata, H. Matsui, H. Murakawa, Y. Tokunaga, Y. Kaneko, T. Hasegawa, and Y. Tokura
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 82 ページ: 064424
• [雑誌論文] Real-space observation of a two-dimensional skyrmion crystal (2010)
  • 著者名/発表者名: X. Z. Yu, Y. Onose, N. Kanazawa, J. H. Park, J. H. Han, Y. Matsui, N. Nagaosa and Y. Tokura
  • 雑誌名: Nature 巻: 465 ページ: 901
• [雑誌論文] Electric-Field Control of Solitons in a Ferroelectric Organic Charge-TransferSalt (2010)
  • 著者名/発表者名: F. Kagawa, S. Horiuchi, H. Matsui, R. Kumai, Y. Onose, T. Hasegawa, and Y. Tokura
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 巻: 104 ページ: 227602
• [雑誌論文] Ferroelectricity in a one-dimensional organic quantum magnet (2010)
  • 著者名/発表者名: Fumitaka Kagawa, Sachio Horiuchi, Masashi Tokunaga, Jun Fujioka and Yoshinori Tokura
  • 雑誌名: Nature Phys 巻: 6 ページ: 196
• [雑誌論文] Charge-ordering-induced polar domains and domain walls in a bilayered manganite Pr(Sr_<0. 15> Ca_<0. 85>)_2Mn_2O_7 (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Itoh, Y. Tokunaga, N. Kida, R. Shimano, and Y. Tokura
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 巻: 96 ページ: 032902
• [雑誌論文] Lattice dynamics in the ab-and bc-spiral spin-ordered states of perovskite manganites (2009)
  • 著者名/発表者名: J. S. Lee, N. Kida, Y. Yamasaki, R. Shimano, and Y. Tokura
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 80 ページ: 134409
• [雑誌論文] Terahertz time-domain spectroscopy of electromagnons in multiferroic perovskite manganites[ Invited] (2009)
  • 著者名/発表者名: N. Kida, Y. Takahashi, J. S. Lee, R. Shimano, Y. Yamasaki, Y. Kaneko, S. Miyahara, N. Furukawa, T. Arima, and Y. Tokura
  • 雑誌名: J. Opt. Soc. Am. B 巻: 26 ページ: A35
• [雑誌論文] Electric-Field Switching of a Magnetic Propagation Vector in a Helimagnet (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Murakawa, Y. Onose, and Y. Tokura
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett 巻: 103 ページ: 147201
• [雑誌論文] Extrinsic anomalous Hall effect in charge and heat transport in pure iron, Fe_<0. 997> Si_<0. 003>, and Fe_<0. 97> Co_<0. 03> (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Shiomi, Y. Onose, and Y. Tokura
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 79 ページ: 100404(R)
• [雑誌論文] Far-infrared optical study of electromagnons and their coupling to optical phonons in Eu_<1-x> Y_xMnO_3(x=0. 1, 0. 2, 0. 3, 0. 4, and 0. 45) (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Takahashi, Y. Yamasaki, N. Kida, Y. Kaneko, T. Arima, R. Shimano, and Y. Tokura
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 79 ページ: 214431
• [雑誌論文] Systematics of electromagnons in the spiral spin-ordered states of RMnO_3 (2009)
  • 著者名/発表者名: J. S. Lee, N. Kida, S. Miyahara, Y. Takahashi, Y. Yamasaki, R. Shimano, N. Furukawa, and Y. Tokura
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 79 ページ: 180403(R)
• [雑誌論文] Electric-dipole-active magnetic resonance in the conical-spin magnet Ba_2Mg_2Fe_<12> O_22 (2009)
  • 著者名/発表者名: N. Kida, D. Okuyama, S. Ishiwata, Y. Taguchi, R. Shimano, K. Iwasa, T. Arima, and Y. Tokura
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 80 ページ: 220406(R)
• [雑誌論文] Optical Probe for Anomalous Hall Resonance in Ferromagnets with Spin Chirality (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Iguchi, S. Kumakura, Y. Onose, S. Bordacs, I. Kezsmarki, N. Nagaosa, and Y. Tokura
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 巻: 103 ページ: 267206
• [雑誌論文] A Key for Photoinduced Insulator-Metal Transitions in Manganites : Lattice Constant Matching between Charge/Orbital Ordered Insulator and Ferromagnetic Metal (2009)
  • 著者名/発表者名: Masakazu MATSUBARA, Takeshi OGASAWARA1, Yasuhide TOMIOKA, Katsuhiro TOBE, Hiroshi OKAMOTO, and Yoshinori TOKURA
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 78 ページ: 023707
• [雑誌論文] Dynamics of Multiferroic Domain Wall in Spin-Cycloidal Ferroelectric DyMnO3 (2009)
  • 著者名/発表者名: F. Kagawa, M. Mochizuki, Y. Onose, H. Murakawa, Y. Kaneko, N. Furukawa, and Y. Tokura
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett 巻: 102 ページ: 057604
• [雑誌論文] Imaging of variation in charge/orbital/spin ordering structure in Sm_<1-x> Sr_xMnO_3(x=0. 55 and 0. 6) (2009)
  • 著者名/発表者名: X. Z. Yu, Y. Tomioka, T. Asaka, K. Kimoto, T. Arima, Y. Tokura, and Y. Matsui
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett 巻: 94 ページ: 082509
• [雑誌論文] Ultrafast polarization and magnetization response of multiferroic GaFeO_3 using time-resolved_nonlinear optical techniques (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Matsubara, Y. Kaneko, JP. He, H. Okamoto, and Y. Tokura
  • 雑誌名: Phys. Rev. B, Phys. Lett 巻: 79, 94 ページ: 140411, 082509
• [雑誌論文] Electric-Dipole Active Two-Magnon Excitation in ab Spiral Spin Phase of a Ferroelectric Magnet Gd_<0. 7> Tb_<0. 3> MnO_3 (2008)
  • 著者名/発表者名: N. Kida, Y. Yamasaki, R. Shimano, T. Arima, Y. Tokura
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn 巻: 77 ページ: 123704
• [雑誌論文] Effects of uniaxial stress on orbital stripe direction in half-doped layered manganites : Eu_<0. 5> Ca_<1. 5> MnO_4 and Pr(Sr, Ca)_2Mn_2O_7 (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Tokunaga, R. Kumai, N. Takeshita, Y. Kaneko, J. P. He, T. Arima, and Y. Tokura
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 78 ページ: 155105
• [雑誌論文] Evidence for an Electric-Dipole Active Continuum Band of Spin Excitations in Multiferroic TbMnO_3 (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Takahashi, N. Kida, Y. Yamasaki, J. Fujioka, T. Arima, R. Shimano, S. Miyahara, M. Mochizuki, N. Furukawa, and Y. Tokura
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett 巻: 101 ページ: 187201
• [雑誌論文] Charge Dynamics in Thermally and Doping Induced Insulator-Metal Transitions of(Ti_<1-x> V_x)_2O_3 (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Uchida, J. Fujioka, Y. Onose, Y. Tokura
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett 巻: 101 ページ: 066406
• [雑誌論文] Rotation of an Electric Polarization Vector by Rotating Magnetic Field in Cycloidal Magnet Eu_<0. 55> Y_<0. 45> MnO_3 (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Murakawa, Y. Onose, F. Kagawa, S. Ishiwata, Y. Kaneko, Y. Tokura
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett 巻: 101 ページ: 197207
• [雑誌論文] Dopant-Dependent Impact of Mn-Site Doping on Critical-State Manganites R_<0. 6> Sr_<0. 4> MnO_3(R=La, Nd, Sm, and Gd) (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Sakai, K. Ito, T. Nishiyama, Yu X, Y. Matsui, S. Miyasaka, Y. Tokura
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn 巻: 77 ページ: 124712
• [雑誌論文] Doping variation of anisotropic charge and orbital dynamics in Y_<1-x> Ca_xVO_3 : Comparison with La_<1-x> Sr_xVO_3 (2008)
  • 著者名/発表者名: J. Fujioka, S. Miyasaka, Y. Tokura
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 77 ページ: 144402
• [雑誌論文] Ferroelectricity Induced by Spin-Dependent Metal-Ligand
  • 著者名/発表者名: H. Murakawa, Y. Onose, S. Miyahara, N. Furukawa, and Y. Tokura
• [学会発表] Emergent phenomena of correlated electrons (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Tokura
  • 学会等名: The International Workshop on Neutron Applications on Strongly Correlated Electron Systems 2011(NASCES11)
  • 発表場所: Ibaraki
  • 年月日: 20110223-25
• [学会発表] Emergent phenomena of correlated electrons (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Tokura
  • 学会等名: The 11th Asia Pacific Physics Conference(APPC11)
  • 発表場所: Shanghai
  • 年月日: 20101114-18
• [学会発表] Multiferroics with spin superstructures (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Tokura
  • 学会等名: Seventh International Conference on Inorganic Materials
  • 発表場所: Biarritz
  • 年月日: 20100912-14
• [学会発表] Multiferroics and Skyrmion crystals as derived from helimangets (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Tokura
  • 学会等名: Highly Frustrated Magnetism 2010
  • 発表場所: Baltimore
  • 年月日: 2010-08-02
• [学会発表] Dynamical Magnetoelectric Effects (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Tokura
  • 学会等名: International Conference on Core Research and Engineering Science of Advanced Materials
  • 発表場所: Osaka
  • 年月日: 2010-05-25
• [学会発表] モットロニクスとオービトン (2010)
  • 著者名/発表者名: 十倉好紀
  • 学会等名: 第3回放射光連携研究ワークショップ-SPring-8の光が拓く電荷・スピン秩序研究と新しい物質科学-
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2010-02-09
• [学会発表] スピン・プロトンでつくる強誘電体～固体の新しい交差相関物性を目指して～ (2009)
  • 著者名/発表者名: 十倉好紀
  • 学会等名: 第3回分子科学討論会(特別講演)
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2009-09-23
• [学会発表] 物性研究の突破口を開く電子分光への期待 (2009)
  • 著者名/発表者名: 十倉好紀
  • 学会等名: 物性科学における電子分光の役割歴史と現状と将来展望
  • 発表場所: 大阪大学
  • 年月日: 2009-05-16
• [学会発表] 光とスピンと物質 (2009)
  • 著者名/発表者名: 十倉好紀
  • 学会等名: JSTSORST「フォトサイエンスワークショップ」"フォトサイエンスのパラダイムシフト"
  • 発表場所: 東京大学・山上会館
  • 年月日: 2009-01-20
• [学会発表] 強相関電子と交差相関物性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 十倉好紀
  • 学会等名: 第22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: 東京大学・安田講堂
  • 年月日: 2009-01-10
• [学会発表] Future of PIPT and Materials Science (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Tokura
  • 学会等名: PIPT 2008 3rd International Conferences on Photo-Induced Phase Transitions
  • 発表場所: 大阪大学
  • 年月日: 2008-11-15
• [学会発表] 強相関電子と交差相関物性科学 (2008)
  • 著者名/発表者名: 十倉好紀
  • 学会等名: 茅コンファレンス-最終章-21世紀物性科学の展望
  • 発表場所: 東京・秋葉原
  • 年月日: 2008-06-09
• [学会発表] Emergent Phenomena of Correlated Electron Materials (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Tokura
  • 学会等名: Todai Week at Tsinghua
  • 発表場所: Tsinghua University, China
  • 年月日: 2008-05-18
• [学会発表] Correlated electrons as the source of cross-correlation functions (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Tokura
  • 学会等名: INC4(The Fourth International Nanotechnology Conference on Communications and Cooperation)
  • 発表場所: 東京・一橋大学
  • 年月日: 2008-04-15
• [備考]
  • URL: http://www.cmr.t.u-tokyo.ac.jp/