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2022 年度 研究成果報告書

フラットバンド構造を持った酸化物薄膜における電子相制御と機能性開拓

研究課題

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研究課題/領域番号 20K15168
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分29020:薄膜および表面界面物性関連
研究機関東京大学

研究代表者

藤田 貴啓  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (60839687)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
キーワード酸化物薄膜 / 強相関電子系
研究成果の概要

本研究では、「擬フラット」と呼ばれる特異なバンド構造を持つことが理論的に予想されている、パイロクロア型酸化物A2B2O7(A=Sn,Pb;B=Nb,Ta)の薄膜化と、そのバンド構造に起因する量子物性の観測と制御を試みた。作製した薄膜試料は、良好な結晶性・化学組成を示したが、いずれも絶縁体であった。光学測定の結果、各化合物間のバンドギャップの傾向は、構成元素の原子軌道のエネルギー準位を用いて説明できた。第一原理計算で報告されているバンド構造に着目し、直接遷移と間接遷移のバンドギャップの差が、擬フラットバンドの「平坦さ」の良い指標となっていることを実験的に確認した。

自由記述の分野

酸化物薄膜

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究成果は、「擬フラットバンド」を持つ酸化物における今後のバンドエンジニアリングと機能性開拓につながると期待される。また、昇華性元素を含む物質、特に未だに報告の限られているパイロクロア型酸化物の薄膜作製において重要な知見を与える。
加えて、本研究の過程において、同様に昇華性の高いBiやRu を含む物質の薄膜化や、当初予定していた薄膜試料への電界効果による物性制御に関する多くの知見を得ることができた。これらの知見を活かして、従来にない酸化物薄膜・ヘテロ界面試料における創発磁気輸送現象と、その制御に関する研究が進展中である。

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公開日: 2024-01-30  

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