酸化物へテロ構造を用いた界面強磁性の設計・制御

利用氧化物异质结构设计和控制界面铁磁性

• 批准号: 14J10284
• 负责人: 北村 未歩
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2014
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2014-04-25 至 2016-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14J10284/
• 关键词: 酸化物ヘテロ界面; ペロブスカイト酸化物; 電荷移動; 界面磁性; 電子状態; バンドダイアグラム

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。

LaNiO3 (LNO)-LaMnO3 (LMO) superlattice structure, ferromagnetism and antiferromagnetism induced by LNO interface The electron and magnetic state of the interface are important for the charge transfer phenomenon. This research aims to clarify the relationship between the charge transfer phenomenon at the interface between LNO and LMO and the interface ferromagnetism, to evaluate the spatial distribution of the number and density of electrons in X-ray absorption spectroscopy (XAS) using radiated light, and to evaluate the magnetization of X-ray magnetic dichroism (XMCD). XAS results in LNO/LMO transition between Mn and Ni electrons. A detailed analysis of the film thickness dependence of LMO and LNO The results of XMCD measurements show that the LMO bond is usually magnetic and the Ni bond is magnetized. Analysis of film thickness dependence of XMCD particles induced by Ni ions in the LNO/LMO interface Based on the evaluation results of charge movement in XAS, the number of electrons at the interface of 1 ML of LNO changes due to the movement of electrons between Mn and Ni in the LNO/LMO interface structure. If these are combined, the conclusion is reached that the movement of interface charge in the LNO/LMO interface structure induces interface ferromagnetism. This paper discusses the relationship between the interface charge transfer phenomenon and the interface ferromagnetism.

项目成果

ペロブスカイト酸化物LaMnO3/LaNiO3へテロ界面における電荷移動

钙钛矿氧化物 LaMnO3/LaNiO3 异质界面的电荷转移

• 发表时间: 2015
• 作者: 北村未歩;堀場弘司;小林正起;坂井延寿;簔原誠人;三橋太一;藤森淳;藤岡洋;組頭広志
• 通讯作者: 組頭広志

X線光電子分光によるモット絶縁体LaMnO3/バンド絶縁体Nb:SrTiO3 p-n接合界面のバンドダイアグラム決定

X射线光电子能谱法测定莫特绝缘体LaMnO3/带状绝缘体Nb:SrTiO3 p-n结界面的能带图

• 发表时间: 2015
• 作者: Katoh-Fukui Y;Igarashi M;Nagasaki K;Horikawa R;Nagai T;Tsuchiya T;Suzuki E;Miyado M;Hata K;Nakabayashi K;Hayashi K;Matsubara Y;Baba T;Morohashi K;Igarashi A;Ogata T;Takada S;and Fukami M;北村未歩，小林正起，坂井延寿，堀場弘司，高橋竜太，Mikk Lippmaa，藤岡洋， 組頭広志
• 通讯作者: 北村未歩，小林正起，坂井延寿，堀場弘司，高橋竜太，Mikk Lippmaa，藤岡洋， 組頭広志

Spatial distribution of transferred charges across the heterointerface between perovskite transition metal oxides LaNiO3 and LaMnO3

• DOI: 10.1063/1.4944418
• 发表时间: 2016-03-14
• 期刊: APPLIED PHYSICS LETTERS
• 影响因子: 4
• 作者: Kitamura, Miho;Horiba, Koji;Kumigashira, Hiroshi
• 通讯作者: Kumigashira, Hiroshi

Determination of band diagram for a p-n junction between Mott insulator LaMnO3 and band insulator Nb:SrTiO3

• DOI: 10.1063/1.4908570
• 发表时间: 2015-02
• 期刊: Applied Physics Letters
• 影响因子: 4
• 作者: M. Kitamura;Masaki Kobayashi;E. Sakai;R. Takahashi;M. Lippmaa;K. Horiba;H. Fujioka;H. Kumigashira

Charge transfer at the heterointerface between perovskite oxides LaNiO3 and LaMnO3

钙钛矿氧化物 LaNiO3 和 LaMnO3 之间异质界面的电荷转移

• 发表时间: 2015
• 作者: M. Kitamura;K. Horiba;M. Kobayashi;E. Sakai;M. Minohara;T. Mitsuhashi;A. Fujimori;H. Fujioka;and H. Kumigashira
• 通讯作者: and H. Kumigashira