放射光解析に基づく終端構造制御酸化物ヘテロ接合の界面エンジニアリング

基于同步辐射分析的可控终端结构氧化物异质结界面工程

基本信息

批准号：
09J08463
负责人：
吉松公平
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-09J08463/
关键词：
光電子分光酸化物薄膜強相関電子系酸化物ヘテロ界面 PLD法

项目摘要

層状酸化物では、銅酸化物の高温超伝導に代表される異常物性が報告されている。これらの物質は、二次元的な伝導層が絶縁体のブロック層に挟まれ、強相関電子が伝導層に閉じ込められている。この層状酸化物では、伝導層の枚数が変化するに従い物性が変化することから、伝導層厚さを制御することが強相関低次元状態を理解する上で鍵となる。しかし、伝導層の厚さは数原子層程度と制限され、層状酸化物の電子状態を明らかにするだけでは、強相関電子の低次元状態を理解したとは言えない。そこで本年度は、典型的な強相関酸化物である三次元構造のペロブスカイト酸化物SrVO3(SVO)を極薄膜化することで、伝導層の厚さを自由に制御した強相関酸化物量子井戸構造を作製し、その電子状態を放射光光電子分光により明らかにした。V3d状態の角度分解光電子分光スペクトルからSVO膜厚増加に伴い、スペクトル上のピーク構造が高結合エネルギー側にシフトする、新たなピーク構造が出現する、といった様子が見られた。これらの振る舞いは金属量子井戸に典型的な現象であるため、ピーク位置の膜厚依存性の解析を位相シフト量子化則を用いて行った。その結果、計算値は実験値を良く再現し、強相関酸化物SVOにおいて金属量子井戸状態が実現していることが明らかとなった。この量子井戸状態の面内分散を調べるため、ΓXM面でのARPES測定を行った。Γ-X方向では、フラットなバンドとフェルミ準位をよぎるバンドの2種類あるのに対し、X-M方向では後者のバンドしか観察されなかった。計算との比較から、フラットなバンドはdyz軌道由来であり、分散したバンドはdzx軌道由来であると考えられる。一方、dxy軌道由来のバンドは量子化せず、その電子状態はバルクとほとんど変化していない。これら軌道による量子化の有無は、(001)方向の閉じ込めによりz方向に伸びた軌道のみが量子化されたためであり、d軌道の異方性を反映した軌道選択的量子化が起こっている。

在分层氧化物中，已经报道了异常特性，例如铜氧化物的高温超导性。这些材料具有二维导电层夹在绝缘体的块层之间，并且非常相关的电子仅限于导电层。在这种分层的氧化物中，物理特性随着导电层的数量的变化而发生变化，因此控制导电层厚度是了解强相关性低维态的关键。但是，导电层的厚度仅限于一些原子层，并且通过简单地澄清层状氧化物的电子状态，不能说已经了解了强相关电子的低维状态。因此，今年，我们制作了高度相关的氧化物量子井结构，具有典型的三维钙钛矿氧化物SRVO3（SVO）极为薄膜的典型强相关的氧化物，并创建了与电导层自由控制厚度的氧化物量子量井结构，并揭示了氧化物状态的自由控制的厚度，并揭示了氧化物的电子状态。从V3D状态的角度分辨光电子光谱中，可以观察到随着SVO膜厚度的增加，光谱上的峰结构向高结合能侧移动，并且出现了新的峰结构。由于这些行为是金属量子孔的典型代表，因此使用相移量化规则对峰位置的膜厚度依赖性进行分析。结果，很明显，计算出的值被良好地重现为实验值，并且金属量子井状态在强相关的氧化物SVO中实现。为了研究该量子井状态的平面内分散体，在γXM平面上进行了ARPES测量。在γ-X方向上，有两种类型：越过费米水平的平坦带和带，而仅在X-M方向上观察到后者。与计算的比较表明，平坦带是从Dyz轨道衍生而来的，而分散的谱带源自DZX轨道。另一方面，源自DXY轨道的频带未进行量化，并且它们的电子状态几乎不会变为散装。这些轨道的存在或不存在是因为仅在（001）方向上限制Z方向延伸的轨道，而轨道选择性量化量化反映了轨道的各向异性。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

酸化物量子井戸構造における強相関電子の量子化状態

氧化物量子阱结构中强相关电子的量子化态

DOI：
发表时间：
2012
期刊：
影响因子：
0
作者：
H.Yokota;et al.;K.Yoshimatsu;古川智樹;K.Yoshimatsu;古川智樹・稲熊美保;M.Matvejeff;古川智樹;K.Yoshimatsu;古川智樹;吉松公平
通讯作者：
吉松公平

強相関酸化物薄膜における量子井戸状態

强相关氧化物薄膜中的量子阱态

DOI：
发表时间：
2011
期刊：
影响因子：
0
作者：
吉松公平;吉松公平
通讯作者：
吉松公平

Yoshimatsu et al. Reply

吉松等人。

DOI：
发表时间：
2009
期刊：
Physical Review Letters 102
影响因子：
0
作者：
H.Yokota;et al.;K.Yoshimatsu;古川智樹;K.Yoshimatsu;古川智樹・稲熊美保;M.Matvejeff;古川智樹;K.Yoshimatsu
通讯作者：
K.Yoshimatsu

SrVO3の極薄膜化による低次元電子状態

超薄 SrVO3 薄膜的低维电子态