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。

在层状氧化物中，已经报道了不寻常的物理性质，例如铜氧化物的高温超导性。在这些材料中，二维导电层夹在绝缘阻挡层之间，强相关电子被限制在导电层中。在这种层状氧化物中，物理性质随着导电层数量的变化而变化，因此控制导电层厚度是理解强相关低维态的关键。然而，导电层的厚度仅限于几个原子层，简单地阐明层状氧化物的电子态并不意味着我们已经了解了强相关电子的低维态。因此，今年，我们通过将典型的强相关氧化物三维钙钛矿氧化物SrVO3（SVO）制成超强相关氧化物，创造了一种可以自由控制导电层厚度的强相关氧化物量子阱结构。 -使用同步辐射光电子能谱阐明了电子态。 V3d态的角分辨光电子能谱图谱表明，随着SVO薄膜厚度的增加，谱图上的峰结构向高结合能一侧移动，并出现新的峰结构。由于这些行为是金属量子阱的典型现象，因此我们使用相移量子化规则分析了峰值位置的膜厚度依赖性。结果，计算值很好地再现了实验值，并且很明显，在强相关氧化物SVO中实现了金属量子阱态。为了研究这种量子阱态的面内色散，我们在 ΓXM 平面上进行了 ARPES 测量。在 Γ-X 方向上，有两种类型的能带：平坦能带和穿过费米能级的能带，而在 X-M 方向上，仅观察到后者能带。与计算结果比较表明，平能带源自dyz轨道，色散能带源自dzx轨道。另一方面，源自 dxy 轨道的能带没有被量子化，其电子态与体态几乎没有变化。这些轨道是否存在量子化是因为，由于(001)方向的限制，仅沿z方向延伸的轨道被量子化，并且发生了反映d轨道的各向异性的轨道选择性量子化。

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

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

DOI：
发表时间：
2011
期刊：
影响因子：
0
作者：
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

低次元化によりバンド幅制御したSrVO3薄膜の電子状態

降维控制带宽的SrVO3薄膜的电子态