強相関金属量子井戸による新奇電子状態の創製

使用强相关金属量子阱创建新型电子态

• 批准号: 12J10196
• 负责人: 吉松 公平
• 金额: $ 0.77万
• 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: 2012
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2012 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12J10196/
• 关键词: 光電子分光; 強相関酸化物; 量子井戸

(110)面方位SrVO3の金属量子井戸状態SrVO3(001)面で明らかになった軌道選択的な量子化の制御を目的として、SrTiO3(110)基板上にSrVO3薄膜を堆積し、(110)面方位のSrVO3金属量子井戸構造の作製を試みた。薄膜作製条件最適化の結果、基板温度650℃、酸素導入無し、レーザーパワー35mJでステップ&テラス構造を有する高品質なSrVO3(110)面の薄膜を作製することができた。この条件で作製した薄膜をKFK-PFの肌28にて真空紫外光による角度分解光電子分光測定を行ったところ、非常に明瞭なバンド分散を観測することができた。そこで次に、SrVO3(110)面の金属量子井戸構造の作製と量子状態の観測を目的として、SrVO3(110)面の極薄膜(7,10,13分子層)の作製を行い、その電子状態を角度分解光電子分光により測定した。垂直放出方向の角度分解光電子スペクトルより、SrVO3極薄膜の膜厚に応じて、いくつかのピーク構造が観測された。このピークは、i)膜厚の増加とともに高結合エネルギー側にシフトする、ii)観測されるピーク数が増加する、といった傾向を示した。この膜厚依存のスペクトル変化はSrVO3(001)面における金属量子井戸状態と同様なことから、SrVO3(110)面においても金属量子井戸状態が実現していると結論付けた。さらにこの金属量子井戸の電子状態を調べるため、角度分解光電子分光により観測された量子化状態の面内分散を測定した。その結果、理論計算と比較することでSrVO3(110)面の金属量子井戸においては、dxy軌道由来のバンドが量子化し、dyz/zx軌道由来のバンドは量子化していないことが明らかとなった。この結果はSrVO3(001)面での量子井戸における軌道選択的量子化とは真逆の結果であり、面方位を変えた極薄膜を作製することで同一の物質においても異なった電子状態を創製できるということを見いだした。

(110)面取向SrVO3的金属量子阱态为了控制SrVO3(001)面揭示的轨道选择性量子化，在SrTiO3(110)衬底上沉积了SrVO3薄膜，(110)面我们尝试制备定向SrVO3金属量子阱结构。通过优化薄膜制造条件，我们能够使用 650°C 的衬底温度、不引入氧气和激光来制造具有台阶和平台结构的高质量 SrVO3 (110) 薄膜。功率为 35 mJ。当使用KFK-PF表层28对在这些条件下生产的薄膜进行使用真空紫外光的角分辨光电子能谱时，可以观察到非常清晰的带色散。接下来，为了在SrVO3(110)面上制作金属量子阱结构并观察其量子态，我们在SrVO3(110)面上制作了超薄膜（7、10、13分子层），及其电子通过角分辨光电子能谱测量状态。从垂直发射方向的角度分辨光电子光谱中，根据SrVO 3 超薄膜的膜厚度观察到几个峰结构。该峰显示出以下趋势：i) 随着膜厚度的增加，它转向更高的结合能，ii) 观察到的峰数量增加。由于这种依赖于厚度的光谱变化与SrVO3（001）平面中的金属量子阱态相似，因此我们得出结论，金属量子阱态也在SrVO3（110）平面中实现。此外，为了研究这种金属量子阱的电子态，我们测量了通过角分辨光电子能谱观察到的量子态的面内色散。结果，与理论计算比较发现，在SrVO3(110)平面的金属量子阱中，源自dxy轨道的能带被量子化，而源自dyz/zx轨道的能带未被量子化。这个结果与 SrVO3 (001) 平面上量子阱中的轨道选择性量子化完全相反，通过创建具有不同平面方向的超薄膜，可以在同一材料中创建不同的电子态。完成了。

项目成果

Metallic Quantum Well States in Artificial Structures of Strongly Correlated Oxide

• DOI: 10.1126/science.1205771
• 发表时间: 2011-07
• 期刊: Science
• 影响因子: 56.9
• 作者: K. Yoshimatsu;K. Horiba;H. Kumigashira;H. Kumigashira;T. Yoshida;A. Fujimori;M. Oshima

Sml-xCaxNi03薄膜の硬X線光電子分光

Sml-xCaxNi03薄膜的硬X射线光电子能谱

• 发表时间: 2012
• 作者: 吉松 公平;坂井 延寿;Ping-Hua Xiang;浅沼 周太郎;山田 浩之;澤 彰仁;池永 英司;堀場 弘司;尾嶋 正治;組頭 広志
• 通讯作者: 組頭 広志

硬X線光電子分光によるSml-xCaxNi03薄膜の電子状態

通过硬 X 射线光电子能谱研究 Sml-xCaxNi03 薄膜的电子态

• 发表时间: 2013
• 作者: 吉松 公平;坂井 延寿;Ping-Hua Xiang;浅沼 周太郎;山田 浩之;澤 彰仁;池永 英司;堀場 弘司;尾嶋 正治;組頭 広志
• 通讯作者: 組頭 広志

Core level and valence band spectroscopy of SrRu03 : Electron correlation and covalence effects

SrRu03 的核心能级和价带光谱：电子关联和共价效应

• DOI: 10.1103/physrevb.86.235127
• 发表时间: 2012
• 期刊: Phys. Rev. B
• 作者: E. B. Guedes;M. Abbate;K. Ishigami;A. Fujimori;K. Yoshimatsu;H. Kumigashira;M. Oshima;F. C. Vicentin;P. T. Fonseca;and R. J. 0. Mossanek
• 通讯作者: and R. J. 0. Mossanek

角度分解光電子分光によるSrV03極薄膜の電子状態

通过角分辨光电子能谱研究超薄 SrV03 薄膜的电子态

• 发表时间: 2013
• 作者: 吉松 公平;坂井 延寿;小林 正起;堀場 弘司;吉田 鉄平;藤森 淳;尾嶋 正治;組頭 広志
• 通讯作者: 組頭 広志