Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

酸化物表面 / 界面 / 走査プローブ顕微鏡 / 走査トンネル顕微鏡 / ペロブスカイト / 二次元電子状態 / 超伝導 / 金属酸化物 / 表面 / 酸化物エレクトロニクス / 薄膜 / 酸化物薄膜 / 表面科学 / 表面・界面物性 / 強相関エレクトロニクス / 強相関電子系 / 超薄膜 / 電気伝導 / 二次元電子 / 酸化物 / 表面・界面

遷移金属酸化物は、通常の半導体には見られない多彩な機能を示すことから、次世代エレクトロニクス材料として活発な研究が展開されている。近年、酸化物作製技術が急速に発展したことにより、原子レベルで急峻な界面を有する薄膜やヘテロ構造の作製が可能になり、新しい物性・機能が見出されている。このような酸化物薄膜やヘテロ構造が示す機能の探求・解明のためには、酸化物薄膜について、電子状態評価を原子レベル空間分解能で行うことが重要である。
そこで、我々は独自の走査トンネル顕微鏡-成膜装置複合システムを構築し、遷移金属酸化物薄膜表面・界面の原子構造と電子状態に関する研究を進めた。

表面・界面 / 低温物性 / 表面物性 / 表面・界面物性 / 半導体物性 / 強相関電子系

高移動度シリコン２次元電子系に対して、磁場に対する角度をその場制御しながら磁気抵抗効果の測定を行った。非整数のランダウ準位充填率においてランダウ準位交差を行ったところ、電子局在に相当する縦抵抗の明瞭なディップが観測された。
直流抵抗で金属的温度依存性を示す同系に対して、低温下でサイクロトロン共鳴の測定を行った。緩和時間は、直流抵抗から得られるものと同様の温度依存性を示した。
GaAs劈開表面に形成したPb単原子層膜における超伝導を調べた。実験結果は、大きなRashba分裂を持つ２次元金属に対して予想されていた空間変調を有する超伝導状態によって説明された。

強相関電子系 / 強相関エレクトロニクス / スピンエレクトロニクス / 二重交換系 / 希薄磁性半導体 / 表面・界面 / 磁性 / 電気伝導 / 不均一系 / 乱れ / 揺らぎ

1)古典的に扱える自由度と相互作用する電子系に適用出来る多項式展開モンテカルロ法を開発した。また、この手法を用いて、マンガン酸化物系の巨大磁気抵抗効果の起源を解明する目的で、一般化された二重交換モデルに対する研究を行った。電子格子相互作用や軌道縮退、ランダムネスの効果を詳細に調べ、これらいずれもが電荷揺らぎ等を通じて巨大磁気抵抗効果に寄与していることを明らかにした。
2)希薄磁性半導体に対する最も簡単な模型「ミニマルモデル」を導入し、そのモデルの振る舞いをCPAを用いて研究した。キャリア誘起強磁性は弱結合領域と強結合領域でその特徴的振る舞いが異なることが明らかになった。弱結合領域では、キャリア密度nの広い範囲で強磁性が起こりうるが、キュリー温度は高くならない。一方、強結合領域では、xで不純物濃度を表すと,キャリア密度がnくxの範囲にあるときしか強磁性が実現せず、またキュリー温度はn〜x/2のとき最高になる。
3)強い電子相関と幾何学的フラストレーションをもつスピネル酸化物系の研究を行った。AV_2O_4(A=Zn, Mg, Cd)については、二つの相転移と複雑な磁気秩序の起源および軌道自由度の役割を解明した。また、ACr_2O_4(A=Cd, Hg)では、磁場下で現れる巨大な半磁化プラトーについて調べ、実験結果の説明のみならず、四重極秩序スピンネマチック相など様々なエキゾチック相の出現を見出した。また、AlV_2O_4の示す構造相転移に関する理論的解析を行い、七量体形成によるスピンシングレット状態の発現を提案した。
4)平坦なバンド構造を実現する部分ライングラフ上のハバード模型について研究を行い、相関効果によって生ずる磁性を調べた。その結果、部分ライングラフ上の遍歴電子系では部分強磁性、フェリ磁性、反強磁性等の多彩な現象が起こりうることがわかった。

【研究連携者】
清水亮太	東京工業大学	物質理工学院	助教	(Kakenデータベース)
岡田佳憲	沖縄科学技術大学院大学	准教授	(Kakenデータベース)
白木將	日本工業大学	教授	(Kakenデータベース)

【研究連携者】
枡富龍一	東京大学	大学院理学系研究科	助教	(Kakenデータベース)

【研究分担者】
求幸年	東京大学	大学院工学系研究科	助教授	(Kakenデータベース)
久保健	青山学院大学	理工学部	教授	(Kakenデータベース)