強相関ヘテロ接合における界面量子状態の理論的研究

强相关异质结界面量子态的理论研究

基本信息

批准号：
12J01742
负责人：
上田克
金额：
$ 1.92万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2012
资助国家：
日本
起止时间：
2012 至 2014
项目状态：
已结题

项目摘要

強相関電子系研究の新たな切り口として、近年、遷移金属酸化物のヘテロ接合系が注目を集めている。これらのヘテロ接合界面では、電子の持つスピン・電荷・軌道自由度が複雑に競合することで、エキゾチックな量子凝縮相の出現が期待されている。こうした非一様系における電子相関効果の性質を明確にすべく、今年度は次の解析を行った。・モット絶縁体/金属超格子における電子相関効果の研究強相関ヘテロ接合の研究において、近年、遷移金属酸化物からなる人工超格子構造が大きな注目を集めている。モット絶縁体LaVO3と常磁性金属SrVO3からなる人工超格子では、電気抵抗の温度依存性に特徴的なピーク構造が出現すると共に、そのピーク位置はSrVO3の積層数に応じて、強い偶奇性を示すことが実験的に報告されている。一方で、こうした偶奇性の出現機構についての理解は不十分であり、早急な理論解析が求められていた。以上の点を踏まえ、本研究ではモット絶縁体と金属からなる超格子構造を対象にして、電子相関効果と超格子の周期性との絡み合いに着目した解析を行った。解析の結果、温度変化によって三次元的なエネルギー分散から二次元的なものへの次元クロスオーバーが生じることを見出した。さらに、系の電気抵抗には特徴的なピーク構造が形成されることを明らかにした。こうした振る舞いは、モット絶縁体と金属との界面で生じる近藤スクリーニングに由来するものであり、実験で確認された電気抵抗の温度依存性とも一致していることを指摘した。加えて、電気抵抗のピーク位置は金属層の積層数に強く影響され、抵抗のピーク温度に強い偶奇性をもたらすことを指摘した。この結果は、超格子の周期性と近藤効果との密接な絡み合いを示唆していると考えられ、超格子構造に特有な振る舞いであることを指摘した。

近年来，随着对强相关电子系统的研究的新方法，过渡金属氧化物的杂结系统一直引起人们的注意。在这些异质结界面上，预期自旋，电荷和轨道自由之间的复杂竞争预计，并且预计外来的量子冷凝阶段。为了阐明这些不均匀系统中电子相关效应的特性，在本财政年度进行了以下分析。 - 关于莫特绝缘体/金属超晶格中电子相关效应的研究，在强烈的相关异质界，近年来，由过渡金属氧化物制成的人造超晶格结构吸引了很多关注。据报道，在实验上报道说，在由Mott绝缘子LAVO3和顺磁金属SRVO3组成的人造超晶格中，出现了电阻的温度依赖性的峰结构特征，并且峰位置取决于堆叠的SRVO3的数量。另一方面，对这种类型的奇怪性发生的机理的理解不足，需要迅速的理论分析。考虑到这些观点，这项研究集中在由莫特绝缘子和金属组成的超晶格结构上，并分析了电子相关效应的交织以及超晶格的周期性。分析表明，温度变化导致从三维能量分散到二维物体的尺寸交叉。此外，揭示了系统的电阻中形成了特征峰结构。这种行为源自在Mott绝缘子和金属之间的界面上发生的临床筛选，并指出它与实验中确认的电阻的温度依赖性一致。此外，有人指出，电阻的峰位置受堆叠金属层的数量的强烈影响，从而在电阻的峰值温度下导致强烈不平衡。人们认为这一结果表明，超级晶格的周期性与近托效应之间的紧密相互交织，并指出该行为是超晶格结构所独有的。