分子線エピタキシー成長による人工ネマティック構造の創製

2022 年度 実績報告書

• 研究領域: 量子液晶の物性科学
• 研究課題/領域番号: 22H04471
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 打田 正輝 東京工業大学, 理学院, 准教授 (50721726)
• 研究期間 (年度): 2022-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: ネマティック相 / 薄膜

研究実績の概要

本研究では、分子線エピタキシー法により二層ルテニウム酸化物Sr3Ru2O7を基盤とした高品質薄膜・人工超格子を作製することで、ネマティック相の解明及び制御を目指している。本年度は、高品質なSr3Ru2O7単結晶薄膜の作製に成功し、さらに基板からのエピタキシャル歪みによって、磁場中の量子臨界点近傍で現れるネマティック秩序が不安定化し無磁場で強磁性秩序が安定化する振る舞いが現れることが明らかになった。これはバルク結晶で印加可能な大きさの圧縮歪みを大きく超える歪みをかけることができたためと理解される。

現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

分子線エピタキシー法による高品質なSr3Ru2O7単結晶薄膜の作製に成功し、かつ同時にエピタキシャル歪みによる効果も観測できたことで、当初の計画よりも前倒しで研究が進展している。

今後の研究の推進方策

分子線エピタキシー法による高品質なSr3Ru2O7単結晶薄膜の作製に成功したことで、他の酸化物基板上における成膜を同様に試み、エピタキシャル歪みの効果を系統的に明らかにする。

研究成果

• [雑誌論文] Magnetic excitations in the square-lattice iridate Ba2IrO4 (2023)
  • 著者名/発表者名: J. P. Clancy, H. Gretarsson, A. Lupascu, J. A. Sears, Z. Nie, M. H. Upton, J. Kim, Z. Islam, M. Uchida, D. G. Schlom, K. M. Shen, and Y.-J. Kim
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 107 ページ: 054423-1-6
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.107.054423
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Strain-modulated anisotropic electronic structure in superconducting RuO2 films (2022)
  • 著者名/発表者名: C. A. Occhialini, L. G. P. Martins, S. Fan, V. Bisogni, T. Yasunami, M. Musashi, M. Kawasaki, M. Uchida, R. Comin, and J. Pelliciari
  • 雑誌名: Physical Review Materials 巻: 6 ページ: 084802-1-6
  • DOI: 10.1103/PhysRevMaterials.6.084802
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] Maximizing anomalous Hall effect by tuning the Fermi level in simple Weyl semimetal EuCd2Sb2 (2023)
  • 著者名/発表者名: M. Uchida, M. Ohno, S. Minami, Y. Nakazawa, S. Sato, M. Kriener, R. Arita, M. Kawasaki
  • 学会等名: 2023 American Physical Society March Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] 磁性ワイル半金属EuCd2Sb2薄膜における磁気抵抗の特徴変化 (2023)
  • 著者名/発表者名: 中村彩乃, 西早辰一, 大野瑞貴, 渡辺悠斗, 川﨑雅司, 打田正輝
  • 学会等名: 日本物理学会2023年春季大会
• [学会発表] EuA2(A = Cd,Zn)薄膜におけるトポロジカルホール効果の比較 (2023)
  • 著者名/発表者名: 渡辺悠斗, 西早辰一, M. Kriener, 中村彩乃, 川﨑雅司, 打田正輝
  • 学会等名: 日本物理学会2023年春季大会
• [学会発表] EuCd2エピタキシャル薄膜における多成分トポロジカルホール効果の観測 (2023)
  • 著者名/発表者名: 西早辰一, 渡辺悠斗, M. Kriener, 中村彩乃, 川﨑雅司, 打田正輝
  • 学会等名: 日本物理学会2023年春季大会
• [学会発表] Sr3Ru2O7薄膜における巨大エピタキシャル歪みにより誘起された強磁性状態 (2023)
  • 著者名/発表者名: 大島蓮, 西早辰一, 藤田貴啓, M. Kriener, 川﨑雅司, 打田正輝
  • 学会等名: 日本物理学会2023年春季大会
• [学会発表] Quantum Hall conduction on topological semimetal Fermi arcs (2022)
  • 著者名/発表者名: M. Uchida
  • 学会等名: 15th Asia Pacific Physics Conference
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 強磁場を利用した半金属・半導体薄膜の新奇量子輸送状態に関する研究 (2022)
  • 著者名/発表者名: 打田正輝
  • 学会等名: 第4回強磁場フォーラム
  • 招待講演
• [学会発表] Fabrication and control of Sr3Ru2O7 films by molecular beam epitaxy (2022)
  • 著者名/発表者名: 打田正輝
  • 学会等名: 令和4年度 新学術領域「量子液晶の物性科学」領域研究会
• [学会発表] 酸化物ヘテロ界面における異方的な歪み状態の解明と機能創出 (2022)
  • 著者名/発表者名: 打田正輝
  • 学会等名: 新学術領域「機能コアの材料科学」領域全体会議
• [学会発表] 分子線エピタキシー成長による人工ネマティック構造の創製 (2022)
  • 著者名/発表者名: 打田正輝
  • 学会等名: 新学術領域「量子液晶の物性科学」公募班キックオフミーティング
• [学会発表] Maximizing anomalous Hall effect by tuning the Fermi level in simple Weyl semimetal films (2022)
  • 著者名/発表者名: M. Ohno, S. Minami, Y. Nakazawa, S. Sato, M. Kriener, R. Arita, M. Kawasaki, M. Uchida
  • 学会等名: 29th International Conference on Low Temperature Physics
  • 国際学会
• [学会発表] EuCd2薄膜における巨大なトポロジカルホール効果の観測 (2022)
  • 著者名/発表者名: 渡辺悠斗, 西早辰一, 中村彩乃, 打田正輝
  • 学会等名: 第83回応用物理学会秋季学術講演会
• [学会発表] 分子線エピタキシー法による高品質Sr3Ru2O7薄膜の作製と評価 (2022)
  • 著者名/発表者名: 大城蓮, 西早辰一, 藤田貴啓, 川﨑雅司, 打田正輝
  • 学会等名: 第83回応用物理学会秋季学術講演会