レーザーMBE法と基板方位制御による低次元量子スピン系人工格子の創製

利用激光MBE方法和衬底取向控制创建低维量子自旋系统人工晶格

• 批准号: 12046248
• 负责人: 田畑 仁
• 金额: $ 1.73万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2001
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12046248/
• 关键词: 強誘電体; 強磁性体; 人工格子; ペロブスカイト; レーザーMBE; メモリ素子; 機能調和材料; 構造相転移

誘電体でありかつ磁性を有する機能性酸化物人工格子を形成することにより、誘電特性だけではなく磁性をも任意に制御できることを示した。特に(111)面は、結晶学的にみると酸素イオンの細密充填面であるため、ほとんどの機能性酸化物において良好な整合成長(エピタキシャル成長)が期待できる。ペロブスカイトとスピネルといった異なる結晶系のヘテロ成長も可能であると思われる。さらに(110)面への人工格子において、同一イオンの1次元配列を可能にし、低次元スピン、光機能、導電性機能等において新しい機能発現を示唆する知見を得た。(110)方向への積層を制御した人工格子法において低次元物質を合成した。ペロブスカイト構造を有するSrTiO_3(110)面上に磁性体と非磁性体を交互積層することにより物質の次元性を制御し、1次元の磁性体を人工的に合成することを期待した実験である。具体的には強磁性金属SrRuO_3と非磁性絶縁体BaTiO_3とをSrTiO_3(110)面上に交互積層し関層周期を短周期化(次元性を低下)させて行くと、SrRuO_3が11層、BaTiO_3が11層(11/11)の時に強磁性、金属的な電気伝導供に揺らぎが生じはじめ、2/5の時に磁気特性は反強磁性に変化し、電気伝導に強い異方性が現れることが明らかになった。これは、磁性金属の低次元化によって電気、磁気特性に大きな変化が現れることを意味している。このように積層方向を制御した人工格子法を用い、様々の物質を組み合わせることによって通常の合成法では作製できないような面自い特性を持った物質を作製することが明らかとなった。

通过形成一种介电且具有磁性特性的功能性人工晶格，已经表明，不仅可以任意控制介电特性，而且可以任意控制磁性。特别是（111）平面是晶体学术语的细包氧气表面，因此对于大多数功能性氧化物，可以预期良好的匹配生长（外在生长）。还认为，可以使用不同的晶体系统（例如钙钛矿和尖晶石）的异质。此外，在（110）平面上的人造晶格中，可以对同一离子进行一维的排列，并且发现表明新功能的发现以低维自旋，光功能，导电功能等为单位。低维材料是由液压法在该（1100）方向控制的人造晶格方法合成的。进行了该实验，以通过在具有钙钛矿结构的SRTIO_3（110）表面上交替堆叠磁性和非磁性物质，并通过人为合成一维磁性材料来控制材料的维度。具体而言，当铁磁金属SRRUO_3和非磁性绝缘体BATIO_3交替堆叠在srtio_3（110）表面以缩短层的周期（降低尺寸）时，当Srruo_3是11层和Batio_3是11层和11/11/11/11/11/11/11/11/11/11/11/11/11/batio_3为了波动，当磁性特性变为抗铁磁磁性时，2/5时，电气传导中会出现强各向异性。这意味着，由于磁力的尺寸降低，电气和磁性的变化将发生较大的变化。已经揭示了，通过使用人工晶格方法与受控层压方向组合各种材料，可以生产具有表面特异性特性的材料，而这些材料无法通过常规合成方法产生。

项目成果

L.T.Cai: "Probing electrical properties of oriented DNA by conducting atomic force microscopy"Nanotechnology. 12. 211-216 (2001)

L.T.Cai：“通过原子力显微镜探测定向 DNA 的电特性”纳米技术。

田畑 仁: "遷移金属酸化物人工格子によるスピン制御"応用物理. 70. 285-290 (2001)

Hitoshi Tabata：“过渡金属氧化物人工晶格的自旋控制”应用物理 70. 285-290 (2001)。

Y.Muraoka: "Photocontrol of spin-glass in Mg_<1.5>FeTi_<0.5>O_4 spinel ferrite films"Appl.Phys.Lett.. 76(9). 1179-1181 (2000)

Y.Muraoka：“Mg_<1.5>FeTi_<0.5>O_4尖晶石铁氧体薄膜中自旋玻璃的光控制”Appl.Phys.Lett.. 76(9)。

田畑 仁: "DNA配線-DNA分子素子を目指して-"高分子. 50. 251 (2001)

Hitoshi Tabata：“DNA 接线 - 瞄准 DNA 分子器件 -”聚合物 50. 251 (2001)。

田畑仁: "初めて誕生したp型ZnO"固体物理. 35(8). 570-577 (2000)

Hitoshi Tabata：“第一个 p 型 ZnO”固体物理学 35(8) 570-577 (2000)。