Realization and Control of Novel Quantum Spin Liquid in Epitaxial Thin Films

外延薄膜中新型量子自旋液体的实现与控制

基本信息

批准号：
18J21922
负责人：
根岸真通
金额：
$ 1.41万
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：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-25 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18J21922/
关键词：
エピタキシー強相関電子系ディラック半金属磁気転移

项目摘要

2019年度までは、主に相関ディラック線ノード半金属SrIrO3とCaIrO3について、ディラック線ノードへの電子相関効果を調査することを目的に研究を行った。電子相関の効果については、元素置換によって引き起こされる非磁性半金属‐磁性絶縁体転移をSrIrO3とCaIrO3で比較することによって、両者が電子相関効果の違いに起因して異なる機構の半金属‐絶縁体転移を示すことを明らかにした。一方、ディラックノードの特性を電気伝導によって測定するため、キャリア濃度の大きな高品質試料の実現に、バルク・薄膜両方で取り組んだものの、試料合成上の課題から達成できなかった。そこで、2020年度は、SrIrO3とCaIrO3以外の新しいペロブスカイト型イリジウム酸化物実現の可能性を模索し、広範な物質群で電子特性を比較することを目指した。新しいペロブスカイト型イリジウム酸化物を実現できれば、既存のSrIrO3、CaIrO3と比較することで、結晶構造や電子相関とディラック半金属状態の関係についてより深い知見が得られる。具体的には、MgIrO3、ZnIrO3、CdIrO3などの候補物質について、文献調査や数値計算を利用し、実現可能性や最適な基板選択について評価したうえで、パルスレーザー堆積法によって実際に製膜を行った。しかし、当該年度に研究を行った範囲では、目的物質群でペロブスカイト型構造を実現することはできなかった。より探索物質を広げるとともに、異なる製膜方法やバルク試料合成を試行することが今後の課題である。

直到2019年，研究主要针对相关的狄拉克线节点半金属SRIRO3和CAIRO3进行了研究，目的是研究电子相关性对DIRAC线节点的影响。关于电子相关的影响，通过比较由SRIRO3和Cairo3之间的元素取代引起的非磁性半磁绝缘体的转变，我们揭示了两者均表现出由于电子相关效应差异而表现出不同机制的金属绝缘体过渡。另一方面，由于dirac节点的性能是通过电导传导测量的，尽管使用了大量和薄膜来实现具有较高载体浓度的高质量样品，因此由于样品合成的挑战，这是不可能的。因此，在2020财年，我们探讨了实现新的钙钛矿型虹膜氧化物以外的其他可能性，旨在比较各种材料范围内的电子特性。如果可以实现新的钙钛矿型虹膜氧化物，那么可以通过将它们与现有的Sriro3和Cairo3进行比较，从而获得有关晶体结构与电子相关性与狄拉克半学态之间关系的更深知识。具体而言，使用文献研究和数值计算评估了候选物质，例如MGIRO3，Zniro3和CDIRO3，以评估可行性和最佳底物选择，然后实际上使用脉冲激光器沉积进行了膜形成。但是，在当年进行的研究范围内，无法实现目标物质组的钙钛矿型结构。未来的挑战将是扩大搜索材料，并尝试不同的膜形成方法和大量样品合成。