スピンフラストレーション人工格子による高温量子スピン流体の創製

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ペロブスカイト型・スピネル型酸化物において、磁性原子を原子・分子層レベルで積層する事により、低次元性、界面磁気相互作用、結晶構造歪みを導入し、スピン配列がフラストレートした状態および軌道の縮退状態を人為的に創製し(スピンフラストレーション人工格子)、この人工格子にドープすることにより、超伝導・超巨大磁気抵抗を始めとする新しい量子スピン物性を発現する物質を創成する。◆室温超巨大磁気抵抗歪みMn酸化物薄膜レーザアブレーション法により(La_<0.9>Ba_<0.1>)MnO_3薄膜を作製し単結晶に近い高品質エピタキシャル薄膜を作製する事が出来、また多結晶バルク材料に比較して2倍以上の磁気抵抗(MR)効果を得ることに成功した。(J.Appl.Phy発表)膜厚1000Åにおいて室温でも45%(at 8000G)の非常に高い値を得ることに成功した(磁性酸化物においての世界最高値)。また、基板との歪みの大きさが様々に異なる系を作製し、強磁性温度が歪みにより上昇する事およびそのメカニズムがe_g軌道の制御によることを提唱した(Phys.Rev.B発表)。さらにBa濃度を詳細に変化させ(La, Ba)MnO_3系歪み薄膜の新しい相図を完成した(Phys.Rev.B発表)。◆スピネル型カゴメ人工格子3次元幾何学フラストレーション系のスピネル型反強磁性体ZnFe_2O_4と非磁性スピネルZnGa_2O_4を[111]方向に交互積層する事により、2ユニットセル/2ユニットセル積層周期の人工格子による擬2次元カゴメ格子を作製し、反強磁性スピンオーダーの低下を見出した(Jpn.J.Appl.Phys投稿中)。また完全に1原子層が分離されたカゴメ格子作製の為の結晶成長様式を反射電子線回折を用いたレーザMBE法により見出した(Appl.Phys.Lett.投稿準備中)。