酸化物人工超格子における電荷とスピン秩序の相分離構造

2010 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21760032
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 薄膜・表面界面物性
• 研究機関: 独立行政法人理化学研究所
• 研究代表者: 中村 優男 独立行政法人理化学研究所, 交差相関超構造研究チーム, 基幹研究所研究員 (50525780)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2010
• キーワード: 人工超格子 / ヘテロ構造 / 巨大磁気抵抗効果 / 電荷整列 / 相分離構造 / 相競合 / 外場応答性

研究概要

化学組成がわずかに異なるだけで、強磁性金属と反強磁性絶縁体という互いに競合する電子相をそれぞれ示す2種類のペロブスカイト型Mn酸化物をナノメーターレベルで交互積層した人工超格子を作製した。伝導磁気特性測定、光学スペクトル測定、及び放射光X線回折により、作製した人工超格子では期待通り2相が共存していることを明らかにした。さらに、磁場や電場によって超格子中の電子相境界の位置を変化させ、その結果として伝導度や磁化の大きさを連続的に制御できることを明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] 強相関電子系の薄膜におけるスピン超構造 (2011)
  • 著者名/発表者名: 中村優男、川崎雅司、十倉好紀
  • 雑誌名: 表面科学 32 ページ: 128
  • 査読あり
• [雑誌論文] Multiferroicity in an orthorhombic YMnO_3 single-crystal film (2011)
  • 著者名/発表者名: M.Nakamura, Y.Tokunaga, M.Kawasaki, Y.Tokura
  • 雑誌名: Appl.Phys.Lett. 98 ページ: 082902
  • 査読あり
• [雑誌論文] Transient photoinduced "hiden" phase in a manganite (2011)
  • 著者名/発表者名: H.Ichikawa, S.Nozawa, T.Sato, A.Tomita, K.Ichiyanagi, M.Chollet, L.Guerin, N.Dean, A.Cavalleri, S.Adachi, T.Arima, H.Sawa, Y.Ogimoto, M.Nakamura, R.Tamaki, K.Miyano, S.Koshihara
  • 雑誌名: Nature Materials 10 ページ: 101
  • 査読あり
• [雑誌論文] Interface band profiles of heterojunctions as investigated by optical spectroscopy (2010)
  • 著者名/発表者名: M.Nakamura, A.Sawa, J.Fujioka, M.Kawasaki, Y.Tokura
  • 雑誌名: Phys.Rev.B 82 ページ: 201101R
  • 査読あり
• [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, Y.Tokura
  • 雑誌名: Phys.Rev.B 82 ページ: 052406
  • 査読あり
• [雑誌論文] Growth of superconducting Sr_2RuO_4 thin films (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Krockenberger, M.Uchida, K.S.Takahashi, M.Nakamura, M.Kawasaki, Y.Tokura
  • 雑誌名: Appl.Phys.Lett. 97 ページ: 082502
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mesoscopic Percolating Resistance Network in a Strained Manganite Thin Film (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Lai, M.Nakamura, W.Kundhikanjana, M.Kawasaki, Y.Tokura, M.A.Kelly, Z.-X.Shen
  • 雑誌名: Science(* Equal contribution) 329 ページ: 190
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetically tunable metal-insulator superlattices (2010)
  • 著者名/発表者名: M.Nakamura, D.Okuyama, J.S.Lee、 T.Arima, Y.Wakabayashi, R.Kumai, M.Kawasaki, Y.Tokura
  • 雑誌名: Adv.Mater. 22 ページ: 500
  • 査読あり
• [雑誌論文] Epitaxial-strain effect on charge/orbital order in Pr_<0.5>Ca_<0.5>MnO_3 films (2009)
  • 著者名/発表者名: D.Okuyama, M.Nakamura, Y.Wakabayashi, H.Itoh, R.Kumai, H.Yamada, Y.Taguchi, T.Arima, M.Kawasaki, Y.Tokura
  • 雑誌名: Appl.Phys.Lett. 95 ページ: 152502
  • 査読あり
• [学会発表] Band profiles of Mott-insulator/ band-insulator heterointerfaces revealed by photocurrent and electromodulation spectroscopies (2011)
  • 著者名/発表者名: M.Nakamura
  • 学会等名: APS March Meeting
  • 発表場所: Dallas, USA
  • 年月日: 20110321-20110325
• [学会発表] Structural and electronic phase transition in a metal-insulator manganite superlattice (2010)
  • 著者名/発表者名: M.Nakamura, D.Okuyama, J.S.Lee, T.Arima, Y.Wakabayashi, R.Kumai, M.Kawasaki, Y.Tokura
  • 学会等名: (ポスター発表)物構研シンポジウム'10
  • 発表場所: つくば
  • 年月日: 20101207-20101208
• [学会発表] Competing electronic orders of manganites as realized on a chip (2010)
  • 著者名/発表者名: J.S.Lee, M.Nakamura, D.Okuyama, R.Kumai, T.Arima, M.Kawasaki, Y.Tokura
  • 学会等名: 6^<th> International Workshop on Combinatorial Materials Science and Technology
  • 発表場所: 北海道
  • 年月日: 20101026-20101029
• [学会発表] Multiferroicity in an orthorhombic YMnO3 thin film (2010)
  • 著者名/発表者名: M.Nakamura, Y.Tokunaga, M.Kawasaki, Y.Tokura
  • 学会等名: (ポスター発表)Opening symposium of QS^2C Theory Forum
  • 発表場所: 和光
  • 年月日: 20100927-20100930
• [学会発表] 共鳴軟X線散乱によるPr_<1-x>Ca_xMnO_3薄膜の電荷・軌道・スピン秩序の観測 (2010)
  • 著者名/発表者名: 和達大樹, J.Geck, E.Schierle, R.Sutarto, F.He, D.G.Hawthorn, 中村優男, 川崎雅司, 十倉好紀, G.A.Sawatzky
  • 学会等名: 日本物理学会2010年秋季大会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 20100923-20100926
• [学会発表] Rigid-band-like band profiles of Mott-insulator/Nb:SrTiO_3 hetero- interfaces as revealed by photocurrent action spectra (2010)
  • 著者名/発表者名: M.Nakamura, A.Sawa, J.Fujioka, M.Kawasaki, Y.Tokura
  • 学会等名: 17th International Workshop on Oxide Electronics (WOE17)
  • 発表場所: 淡路島
  • 年月日: 20100919-20100922
• [学会発表] Self-organized and artificially-engineered phase separation in manganite thin films (2010)
  • 著者名/発表者名: M.Nakamura, D.Okuyama, J.S.Lee, T.Arima, Y.Wakabayashi, R.Kumai, K.Lai, W.Kundhikanjana, M.A.Kelly, Z.-X. Shen, M.Kawasaki, Y.Tokura
  • 学会等名: 17th International Workshop on Oxide Electronics (WOE17)
  • 発表場所: 淡路島
  • 年月日: 20100919-20100922
• [学会発表] Resonant soft x-ray scattering of Pr_<0.5>Ca_<0.5>MnO_3 thin films (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Wadati, J.Geck, E.Schierle, R.Sutarto, F.He, D.G.Hawthorn, M.Nakamura, M.Kawasaki, Y.Tokura
  • 学会等名: 17th International Workshop on Oxide Electronics (WOE17)
  • 発表場所: 淡路島
  • 年月日: 20100919-20100922
• [学会発表] 斜方晶RMnO_3単結晶薄膜におけるマルチフェロイック特性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 中村優男, 徳永祐介, J.S.Lee, 川崎雅司, 十倉好紀
  • 学会等名: 第71回応用物理学会学術連合会
  • 発表場所: 長崎
  • 年月日: 20100914-20101917
• [学会発表] Interfacial structure of a multilayer of strongly correlated manganite (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Yamasaki, Y.Wakabayashi, D.Okuyama, T.Arima, M.Nakamura, M.Kawasaki, Y.Tokura, T.Kimura
  • 学会等名: The Eleventh International Conference on Surface X-ray and Neutron Scattering Evanston
  • 発表場所: Illinois
  • 年月日: 20100713-20100717
• [学会発表] 表面X線散乱法によるMn酸化物薄膜の界面構造の観測 (2010)
  • 著者名/発表者名: 山崎好紘, 若林裕助, 奥山大輔, 有馬孝尚, 中村優男, 川崎雅司, 十倉好紀, 木村剛
  • 学会等名: 日本物理学会第65回年次大会
  • 発表場所: 岡山
  • 年月日: 20100320-20100323
• [学会発表] Epitaxial-strain effect on charge- and orbital-ordered Pr_<0.5>Ca_<0.5>MnO_3 films (2010)
  • 著者名/発表者名: D.Okuyama, M.Nakamura, Y.Wakabayashi, H.Itoh, R.Kumai, H.Yamada, Y.Taguchi, T.Arima, M.Kawasaki, Y.Tokura
  • 学会等名: APS March Meeting
  • 発表場所: Portland, USA
  • 年月日: 20100315-20100319
• [学会発表] Mesoscopic percolation network in a manganite thin film revealed by microwave impedance microscopy (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Lei, W.Kundhikanjana, M.Kelly, Z-X.Shen, M.Nakamura, M.Kawasaki, Y.Tokura
  • 学会等名: APS March Meeting
  • 発表場所: Portland, USA
  • 年月日: 20100315-20100319
• [学会発表] Resonant soft x-ray scattering studies of Pr_<0.5>Ca_<0.5>MnO_3 thin films (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Wadati, J.Geck, E.Schierle, M.Nakamura, M.Kawasaki, Y.Tokura, G.A.Zawatzky
  • 学会等名: 第23回放射光学会年会
  • 発表場所: 姫路
  • 年月日: 20100106-20100109
• [学会発表] 放射光X線回折を用いたハーフドープマンガン酸化物の電荷軌道秩序に対するエピタキシャル歪み効果の観測 (2009)
  • 著者名/発表者名: 奥山大輔、中村優男、熊井玲児、山田浩之、田口康二郎、川崎雅司、十倉好紀
  • 学会等名: 物構研シンポジウム
  • 発表場所: つくば
  • 年月日: 20091117-20091118
• [学会発表] Microspectroscopy on the composition-spread manganites with phase competition (2009)
  • 著者名/発表者名: J.S.Lee, M.Nakamura, D.Okuyama, R.Kumai, T.Arima, M.Kawasaki, Y.Tokura
  • 学会等名: 日本物理学会2009年秋季大会
  • 発表場所: 熊本
  • 年月日: 20090925-20090928
• [学会発表] 光電流スペクトルによるモット絶縁体/Nb:SrTiO_3接合界面の評価 (2009)
  • 著者名/発表者名: 中村優男、澤彰仁、川崎雅司、十倉好紀
  • 学会等名: 第70回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 富山
  • 年月日: 20090908-20090911
• [学会発表] マンガン酸化物超格子における人工金属絶縁体相分離構造 (2009)
  • 著者名/発表者名: 中村優男、奥山大輔、J.S.Lee、川崎雅司、十倉好紀
  • 学会等名: 第56回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: つくば
  • 年月日: 20090330-20090402
• [学会発表] Pr_<0.5>Ca_<0.5>MnO_3薄膜の軌道放射光による電荷軌道状態の観測とバルク試料との比較 (2009)
  • 著者名/発表者名: 奥山大輔、中村優男、熊井玲児、山田浩之、田口康二郎、川崎雅司、十倉好紀
  • 学会等名: 日本物理学会第64回年次大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 20090327-20090330
• [学会発表] Effect of the substrate on the orbital phase transition in a manganite thin film under magnetic field (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Wakabayashi, H.Sagayama. T.Arima, M.Nakamura, Y.Ogimoto, K.Miyano
  • 学会等名: APS March Meeting
  • 発表場所: Pittsburgh, USA
  • 年月日: 20090316-20090320
• [学会発表] Magnetic field control of metal/insulator phase boundaries embedded in manganite superlattices (2009)
  • 著者名/発表者名: M.Nakamura, D.Okuyama, J.S.Lee, M.Kawasaki, Y.Tokura
  • 学会等名: AIST-RIKEN Joint Workshop on Emergent Phenomena of Correlated Materials Okinawa
  • 発表場所: Japan
  • 年月日: 20090304-20090307
• [備考] ホームページ等
  • URL: http://www.riken.jp/cmrg/members/nakamura.html