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2014 年度 実施状況報告書

超構造による強相関トポロジカル量子系のエッジ状態・電子相制御

研究課題

研究課題/領域番号 26610097
研究機関東京大学

研究代表者

藤岡 淳  東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 講師 (80609488)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2016-03-31
キーワード物性実験 / 強相関電子系 / 強相関エレクトロニクス / 低温物性
研究実績の概要

本年度はパイロクロア型イリジウム酸化物の磁気界面(磁壁)においてトポロジカルエッジ状態による2次元電子系を創製し、バルクが絶縁体金属転移する過程でのエッジ状態の生成・消滅メカニズムを明らかにすることを目的とした。磁壁に現れるエッジ状態の観測に当って、まずヘテロ界面に磁壁をピン止めした構造を利用することとした。その準備段階としてパルスレーザ堆積法によってNd2Ir2O7単結晶薄膜を作成した。抵抗率やホール抵抗率の測定によって既にバルク多結晶で報告されている金属絶縁体転移や磁壁による電気伝導を観測することに成功した。続いて、モットギャップが更に大きいEu2Ir2O7、ワイル半金属状態を示すNd2(Ir1-xRhx)2O7(x=0.05)の作製を行い、ヘテロ構造を作製した。磁場によるドメイン制御によってヘテロ界面に反強磁性ドメインの磁気界面をピン止めすることを試みた。磁壁がピン止めされていると思われる状態でも磁壁の電気伝導の寄与が有意には観測されなかった。様々なRhドーピング量を持つNd2(Ir1-xRhx)2O7に対しても同様の実験を行ったが磁壁の電気伝導の寄与が有意には観測されなかった。ヘテロ界面の平坦性や構造作製の行程において生じた格子欠陥などにより、意図した高移動度金属状態が作製できていない可能性が考えられる。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

本年度に主目標としていたヘテロ構造の作製については当初の予定通り達成できたと考えている。しかしながら作製したヘテロ界面に磁壁をピン止めし、そこでの高移動度電子系の兆候を捉えることは出来ていない。ヘテロ界面の平坦性や構造作製の行程において生じた格子欠陥などにより、意図した高移動度金属状態が作製できていない可能性が考えられる。

今後の研究の推進方策

ヘテロ界面にピン止めした磁気界面に生じる2次元電子系の応答を観測することを目指す。このためヘテロ界面の平坦性の向上を図る。また、パイロクロア型イリジウム酸化物以外の物質にも着目し、磁壁に生じるエッジ状態やバルクのディラック電子状態の可能性を模索する。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (2件) (うち招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Perovskite LaRhO3 as a p-type active layer in oxide photovoltaics2015

    • 著者名/発表者名
      Masao Nakamura, Yoshiharu Krockenberger, Jun Fujioka, Masashi Kawasaki, and Yoshinori Tokura
    • 雑誌名

      APPLIED PHYSICS LETTERS

      巻: 106 ページ: 072103-1, -5

    • DOI

      10.1063

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Multi-spin-state dynamics during insulator-metal crossover in LaCoO32014

    • 著者名/発表者名
      A. Doi, J. Fujioka, T. Fukuda, S. Tsutsui, D. Okuyama, Y. Taguchi, T. Arima, A. Q. R. Baron, and Y. Tokura
    • 雑誌名

      PHYSICAL REVIEW B

      巻: 90 ページ: 081109-1,-4

    • DOI

      10.1103

    • 査読あり
  • [学会発表] スピン状態転移のダイナミクス 赤外・X線散乱の立場から2014

    • 著者名/発表者名
      藤岡 淳
    • 学会等名
      日本物理学会 領域8シンポジウム コバルト酸化物のスピンクロスオーバー現象の新展開
    • 発表場所
      中部大学、愛知県
    • 年月日
      2014-09-07 – 2014-09-10
    • 招待講演
  • [学会発表] Metal-insulator transition in Pyrochlore-type iridates with anomalous magnetic domain-wall conductance2014

    • 著者名/発表者名
      Jun Fujioka
    • 学会等名
      International Conference on Highly Frustrated Magnetisim
    • 発表場所
      Cambridge, United Kingdom
    • 年月日
      2014-07-06 – 2014-07-11
    • 招待講演

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公開日: 2016-05-27  

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