Giant magnetic response properties of double-perovskite type oxides based heterostructures

本年度は，反強磁性絶縁体LaMnO3と常磁性金属LaNiO3からなる超格子構造薄膜を作製し，原子スケールで積層周期を変えた際に，界面強磁性の特性がどのように変化するか詳細に調べることに取り組んだ。前年度取り組んだダブルペロブスカイト型La2MnCoO6と同様に，人工的に作り出した本系でも交換バイアスが発現することが知られている。また，(111)面で接合した界面では，Mn3+イオンからNi3+イオンへの電子供与に伴って界面近傍のMn4+/Ni2+イオンペア上のスピンが互いに平行に配列し，強磁性的な磁気秩序が現れることが知られている。本研究では，界面電荷移動の解析を通じて，界面における電子・スピン・軌道の自由度が界面磁性に与える影響を明らかにすることを目的とした。パルスレーザ堆積法を用いて積層周期を様々に変えた超格子構造薄膜を作製し，放射光X線吸収分光法により，MnとNiの価数を定量的に評価した。界面電荷移動量と磁気特性は，積層周期に依存し，互いに相関があることを明らかにした。特に，ダブルペロブスカイト型La2MnNiO6に相当する，1ユニットセルずつ積層した構造において，界面電荷移動量と界面強磁性が極大を示すことを見出すことに成功した。さらに，LaMnO3中のLa3+イオンをGd3+イオンで置換した超格子構造を作製し，各々の単位格子層数を変えた際の電荷移動と磁気特性のふるまいを調べた。その結果，特定の積層周期において，上記の元素置換により界面電荷移動量が増えることを見出した。そのことがMnイオンを取り囲む酸素八面体の回転角，すなわちMn-O-Mnの結合角に支配されていることを明らかにした。加えて，元素置換が界面における強磁性的な磁気秩序を妨げないこと，および低温における飽和磁化がf電子のスピンモーメントの寄与により増大することを見出した。

本年度は，反強磁性絶縁体LaMnO3と常磁性金属LaNiO3からなる超格子構造薄膜を作製し，原子スケールで積層周期を変えた際に，界面強磁性の特性がどのように変化するか詳細に調べることに取り組んだ。前年度取り組んだダブルペロブスカイト型La2MnCoO6と同様に，人工的に作り出した本系でも交換バイアスが発現することが知られている。また，(111)面で接合した界面では，Mn3+イオンからNi3+イオンへの電子供与に伴って界面近傍のMn4+/Ni2+イオンペア上のスピンが互いに平行に配列し，強磁性的な磁気秩序が現れることが知られている。本研究では，界面電荷移動の解析を通じて，界面における電子・スピン・軌道の自由度が界面磁性に与える影響を明らかにすることを目的とした。パルスレーザ堆積法を用いて積層周期を様々に変えた超格子構造薄膜を作製し，放射光X線吸収分光法により，MnとNiの価数を定量的に評価した。界面電荷移動量と磁気特性は，積層周期に依存し，互いに相関があることを明らかにした。特に，ダブルペロブスカイト型La2MnNiO6に相当する，1ユニットセルずつ積層した構造において，界面電荷移動量と界面強磁性が極大を示すことを見出すことに成功した。さらに，LaMnO3中のLa3+イオンをGd3+イオンで置換した超格子構造を作製し，各々の単位格子層数を変えた際の電荷移動と磁気特性のふるまいを調べた。その結果，特定の積層周期において，上記の元素置換により界面電荷移動量が増えることを見出した。そのことがMnイオンを取り囲む酸素八面体の回転角，すなわちMn-O-Mnの結合角に支配されていることを明らかにした。加えて，元素置換が界面における強磁性的な磁気秩序を妨げないこと，および低温における飽和磁化がf電子のスピンモーメントの寄与により増大することを見出した。