無限層銅酸化物ヘテロ界面における光誘起キャリア注入と電子物性制御

无限层氧化铜异质界面的光致载流子注入和电子特性控制

基本信息

批准号：
09J07269
负责人：
玉置亮
金额：
$ 1.34万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2011
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-09J07269/
关键词：
無限層銅酸化物ヘテロ界面超高速分光光誘起相転移

项目摘要

研究の計画段階においては、銅酸化物ヘテロ界面について広範な時分割スペクトル測定を行い、物理的な解釈も含めて超短パルス光を用いた電子物性制御について検討を行う予定だったが、東日本大震災後の節電の影響もあり、製膜条件の更なる最適化を行うことができず、予定していた試料の作製が困難となった。そのため、これまで実績のあったマンガン酸化物薄膜を作製し、基板界面及び歪みの効果について主に非線形光学を用いて対称性の議論を行った。まず、前年度までに作製した銅酸化物ヘテロ構造について時間分解非線形分光を用いて、より詳細に界面における分極のダイナミクスの測定及びその解釈を行った。その結果ヘテロ界面を介して、サブピコ秒の寿命を持つCuサイトあたり0.01個程度の光誘起キャリア注入を確認した。光誘起超伝導などの電子物性制御の実現には、より相境界に近い試料作製が必要であることが示唆された。また、電荷軌道秩序を示すNd_<0.5>Sr_<0.5>MnO_3薄膜において、前年度観測された「隠れた」定常光誘起相についてラマン散乱測定を行った。光スペクトルの解釈と合わせて、電荷不均化及び軌道整列が弱まった状態になっていることを明らかにした。さらに、当初予定になかった典型的な強磁性金属であるLa_<0.7>Sr_<0.3>MnO_3薄膜を(210)基板上に作製することで、室温において強磁性かつ金属でありながら分極を持つ相が確認された。非線形光学を用いた詳細な偏光解析測定の結果、表面及び薄膜内部の分極の方向を同定した。これは、分極を持つ強磁性金属の最初の例であり、本研究で得られた知見をもとにこの時間・空間反転対称性の破れた状態が輸送現象に与える影響が今後の詳細な測定により明らかになれば、固体物理学において大きなインパクトを与える研究となることが期待される。

在研究的规划阶段，我们计划对氧化铜异质界面进行广泛的时间分辨光谱测量，并研究使用超短脉冲光控制电子特性，包括物理解释，但由于东日本大地震，由于由于后期节电工作的影响，无法进一步优化成膜条件，导致难以按计划制备样品。为此，我们制作了过去已被证明的氧化锰薄膜，并主要利用非线性光学讨论了衬底界面的对称性和应变效应。首先，我们使用时间分辨非线性光谱对前一年制备的氧化铜异质结构更详细地测量和解释了界面处的极化动力学。结果，我们证实通过异质界面光诱导载流子注入每个 Cu 位点约为 0.01，具有亚皮秒寿命。有人建议，为了实现光致超导等电子特性的控制，有必要制备更接近相界的样品。此外，我们对去年在表现出电荷轨道有序性的Nd_<0.5>Sr_<0.5>MnO_3薄膜中观察到的“隐藏”固定光致相进行了拉曼散射测量。结合光谱的解释，揭示了电荷歧化和轨道排列处于减弱状态。此外，通过在（210）衬底上制造La_<0.7>Sr_<0.3>MnO_3（一种典型的铁磁金属）薄膜（这不是最初计划的），我们成功地创建了铁磁极化相和金属确认了室温。通过使用非线性光学进行详细的椭圆光度测量，确定了薄膜表面和内部的偏振方向。这是铁磁金属极化的第一个例子，根据本研究中获得的知识，将进行详细的测量，以确定这种时间和空间反转对称性破缺状态对输运现象的影响，如果这一点得到澄清，预计这项研究将对固体物理学产生重大影响。