酸化物へテロ構造を用いた界面強磁性の設計・制御

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LaNiO3（LNO）- LaMnO3（LMO）超格子構造において、バルクでは常磁性金属のLNOに界面誘起の強磁性や反強磁性が生じるという報告がなされた。このような特異な界面電子・磁気状態には、ヘテロ界面における電荷移動現象が重要な役割を果たしていると考えられる。本研究では、LNOとLMOのヘテロ界面における電荷移動現象と界面強磁性の関係を明らかにするために、放射光を用いたX線吸収分光（XAS)による価数とその空間分布の評価、及びX線磁気円二色性 (XMCD) による磁化評価を行った。XASの結果から、LNO/LMOヘテロ界面においてはMnからNiへ電子が移動していることが明らかになった。さらに、ヘテロ構造の膜厚依存性を詳細に解析することで、LMOとLNO間の電荷移動にはその空間分布に違いがあることが分かった。また、XMCD測定の結果から、LMOと接合することでバルクでは常磁性のLNOのNiイオンに磁化が誘起されていることが明らかになった。XMCDスペクトルの膜厚依存性を解析することで、Niイオンに誘起された強磁性成分はLNO/LMO界面領域に偏在していると考えられる。XASによる電荷移動の評価結果から、LNO/LMOへテロ構造においては、MnからNiイオンへの電子の移動により、界面1 MLのLNOにおける価数が変化していると考えられ、これらを併せると、LNO/LMOへテロ構造においては、界面電荷移動が界面強磁性を誘起する鍵であると結論付けた。このように、厳密に構造制御した酸化物ヘテロ構造の放射光分光を行うことによって、界面電荷移動現象と界面強磁性の関係を明らかにすることが可能であると示した。