Electronic phase control of perovskite nickel oxides using bismuth based ferroelectrics

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研究当初はLaNiO3/CaMnO3界面に生じる界面強磁性を、イオン液体を介した強誘電体BiFeO3の分極反転によって制御する実験を計画していたが、次の2点の問題により研究遂行が困難となった。(i)LaNiO3/CaMnO3界面に生じる異常ホール効果が非常に小さく、界面強磁性の検出方法として適切でないことが判明した。(ii)BiFeO3が化学的に不安定なために、イオン液体/強電体界面に形成される電気二重層を用いて分極反転を促すと電気化学反応が生じることが判明し、分極反転による界面強磁性の制御が困難となった。そこで研究計画を変更し、LaNiO3/CaMnO3界面よりも大きな異常ホール効果が期待できる界面強磁性系の探索を行い、その物性を強誘電体ではなくイオン液体をゲート絶縁部に採用した電気二重層トランジスタによって制御する方向へと研究計画をシフトした。結果として線形分散なバンド構造を持つCaIrO3で構成されたCaIrO3/CaMnO3界面が、LaNiO3/CaMnO3界面よりも100倍以上大きな異常ホール効果を示すことを見出した。また、電気二重層トランジスタを用いて異常ホール抵抗を外部電界によって制御することにも成功し、その電場制御性からCaIrO3/CaMnO3界面の異常ホール効果がCaIrO3層のバンド構造を強く反映した内因性効果であることを見出した。これらの成果をまとめ、現在論文を執筆中であり、当初の研究計画から大幅な変更があったものの、十分な研究の進展があった。