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

双钙钛矿型氧化物异质结构的巨磁响应特性

• 批准号: 21F20054
• 负责人: 大友 明
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-28 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21F20054/
• 关键词: 遷移金属酸化物; ダブルペロブスカイト型構造; 磁性材料; 交換バイアス; 人工超格子構造; 薄膜電子材料

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。

This year, the antiferromagnetic insulator LaMnO3 and the nonmagnetic metal LaNiO3 were prepared in a superlattice structure film, and the ferromagnetic properties of the interface were adjusted in detail when the atomic stacking period changed. In the previous year, the group was selected from the group consisting of La2MnO6 and La2MnO6. The (111) plane is bonded to the interface, and the electron donor and the electron donor are arranged parallel to each other near the Mn4 +/Ni2 + interface, so that the ferromagnetic magnetic order is known. This study aims at analyzing the charge transfer at the interface, and at determining the degree of freedom of the electron orbit at the interface and the influence of the magnetic field at the interface. A method of measuring Mn and Ni content by X-ray absorption spectroscopy The amount of charge transfer at the interface depends on the magnetic field. In particular, La2MnNiO6 is equivalent to La2MnNiO6. The interface charge transfer and interface ferromagnetism are shown successfully. In addition, the La3 +-Gd3 +-substituted superlattice structure in LaMnO3 is controlled, and the charge transfer and magnetic properties of each unit lattice layer are adjusted. As a result, the specific stacking period is recorded, and the element replacement is recorded. The interface charge movement is increased. The binding angle of Mn-O-Mn is dominated by the angle of Mn octahedron. In addition, element replacement at the interface causes ferromagnetic magnetic order to increase, and saturation magnetization at low temperatures increases.

项目成果

ダブルペロブスカイト型 La2MnCoO6 薄膜における B アンチサイト欠陥が生むスピングラス的挙動と巨大交換バイアス

双钙钛矿La2MnCoO6薄膜中B反位缺陷引起的类自旋玻璃行为和巨大交换偏压

• 发表时间: 2022
• 作者: Salahuddin Bidita;Masud Mostafa Kamal;Aziz Shazed;Liu Chia-Hung;Amiralian Nasim;Ashok Aditya;Hossain S. M. Azad;Park Hyeongyu;Wahab Md Abdul;Amin Mohammed A.;Chari M. Adharvana;Rowan Alan E.;Yamauchi Yusuke;Hossain Md. Shahriar A.;Kaneti Yusuf Valentino;張 樹桐，サフー ラムチャンドラ，相馬 拓人，大友 明
• 通讯作者: 張 樹桐，サフー ラムチャンドラ，相馬 拓人，大友 明

「人工格子が切り拓く酸化物エレクトロニクス」大友明研究室 - 物質理工学院

“人工晶格开辟的氧化物电子”大友彰实验室-材料科学与工程学院

Magnetic frustration of multiple phases in LaMnO3/LaNiO3 superlattices

LaMnO3/LaNiO3 超晶格中多相的磁挫败

• 发表时间: 2022
• 作者: Danjo Yosuke;Shinozaki Youichi;Natsubori Akiyo;Kubota Yuto;Kashiwagi Kenji;Tanaka Kenji F.;Koizumi Schuichi;R. C. Sahoo，張 樹桐，大友 明
• 通讯作者: R. C. Sahoo，張 樹桐，大友 明

ダブルペロブスカイト型 La2MnCoO6薄膜のBアンチサイト欠陥の制御と交換バイアスの観測

双钙钛矿La2MnCoO6薄膜中B反位缺陷的控制和交换偏压的观察

• 发表时间: 2021
• 作者: Koike S;Morita K;Okada N;Xin Yu;Jun Soo Kwon;Kasai K;張 樹桐，サフー ラムチャンドラ，相馬 拓人，北村 未歩，堀場 弘司，組頭 広志，坂田 修身，大友 明
• 通讯作者: 張 樹桐，サフー ラムチャンドラ，相馬 拓人，北村 未歩，堀場 弘司，組頭 広志，坂田 修身，大友 明

Tunable exchange bias effect in manganese- and nickel-based artificial perovskite superlattice structures

锰基和镍基人造钙钛矿超晶格结构中的可调节交换偏压效应

• 发表时间: 2022
• 作者: Ramchandra Sahoo;Ryuki Nanno;Yuta Yamagishi;Takuto Soma;Akira Ohtomo
• 通讯作者: Akira Ohtomo