遷移金属酸化物薄膜のスピン・フォトン量子の競合とその応用

酸素プラズマ援用分子線エピタキシ法による、マンガン酸化物系薄膜作製技術を確立し、結晶構造における熱処理効果、薄膜特有のヘテロ界面の歪に起因する異方的な伝導特性、組成・温度に依存した光学スペクトルの変化について明らかにした。2元系のマンガン酸化物では、幾何学的スピンフラストレーションを有する準安定的な結晶形態λ-MnO_2単結晶薄膜の作製に成功し、その磁性を明らかにした。ペロブスカイト型マンガン酸化物系では、SrTiO_3(001)、NdGaO_3(110)基板上の(Pr,Sr)MnO_3エピタキシャル薄膜の2次元成長に成功し、RHEEDその場観察からその成長モードはPr0面とMnO_2面が交互に積層する成長モードであること、わずかな成長条件によりAサイト欠損が容易に生ずることが明らかとなった。Aサイト欠損によるホールドーピングでは、低温で強磁性絶縁相が支配的であることが示された。NdGaO_3(110)を基板として用いた場合、薄膜との格子不整合が小さいことから、きわめて急峻な界面を有する薄膜作製が実現された。SrTiO_3(001)を基板に用いた場合は、ヘテロ界面の格子不整合から面内圧縮歪みが存在し、それに起因する異方的な磁気抵抗効果が観測された。光吸収の温度依存性では、磁気秩序・伝導特性の変化に対応した、大きなスペクトル強度の移動を伴う電荷整列クラスターに関連した吸収バンドのスペクトル変化が観測され、金属-絶縁体転移、磁気転移近傍における電荷整列の重要性が示唆された。

酸素プラズマ援用分子線エピタキシ法による、マンガン酸化物系薄膜作製技術を確立し、結晶構造における熱処理効果、薄膜特有のヘテロ界面の歪に起因する異方的な伝導特性、組成・温度に依存した光学スペクトルの変化について明らかにした。2元系のマンガン酸化物では、幾何学的スピンフラストレーションを有する準安定的な結晶形態λ-MnO_2単結晶薄膜の作製に成功し、その磁性を明らかにした。ペロブスカイト型マンガン酸化物系では、SrTiO_3(001)、NdGaO_3(110)基板上の(Pr,Sr)MnO_3エピタキシャル薄膜の2次元成長に成功し、RHEEDその場観察からその成長モードはPr0面とMnO_2面が交互に積層する成長モードであること、わずかな成長条件によりAサイト欠損が容易に生ずることが明らかとなった。Aサイト欠損によるホールドーピングでは、低温で強磁性絶縁相が支配的であることが示された。NdGaO_3(110)を基板として用いた場合、薄膜との格子不整合が小さいことから、きわめて急峻な界面を有する薄膜作製が実現された。SrTiO_3(001)を基板に用いた場合は、ヘテロ界面の格子不整合から面内圧縮歪みが存在し、それに起因する異方的な磁気抵抗効果が観測された。光吸収の温度依存性では、磁気秩序・伝導特性の変化に対応した、大きなスペクトル強度の移動を伴う電荷整列クラスターに関連した吸収バンドのスペクトル変化が観測され、金属-絶縁体転移、磁気転移近傍における電荷整列の重要性が示唆された。