平成21年度実績報告

Similar documents
スライド 1

体状態を保持したまま 電気伝導の獲得という電荷が担う性質の劇的な変化が起こる すなわ ち電荷とスピンが分離して振る舞うことを示しています そして このような状況で実現して いる金属が通常とは異なる特異な金属であることが 電気伝導度の温度依存性から明らかにされました もともと電子が持っていた電荷やスピ

1. 背景強相関電子系は 多くの電子が高密度に詰め込まれて強く相互作用している電子集団です 強相関電子系で現れる電荷整列状態では 電荷が大量に存在しているため本来は金属となるはずの物質であっても クーロン相互作用によって電荷同士が反発し合い 格子状に電荷が整列して動かなくなってしまう絶縁体状態を示し

Microsoft PowerPoint - summer_school_for_web_ver2.pptx

PowerPoint プレゼンテーション

氏 名 田 尻 恭 之 学 位 の 種 類 博 学 位 記 番 号 工博甲第240号 学位与の日付 平成18年3月23日 学位与の要件 学位規則第4条第1項該当 学 位 論 文 題 目 La1-x Sr x MnO 3 ナノスケール結晶における新奇な磁気サイズ 士 工学 効果の研究 論 文 審 査

銅酸化物高温超伝導体の フェルミ面を二分する性質と 超伝導に対する上純物効果

研究の背景有機薄膜太陽電池は フレキシブル 低コストで環境に優しいことから 次世代太陽電池として着目されています 最近では エネルギー変換効率が % を超える報告もあり 実用化が期待されています 有機薄膜太陽電池デバイスの内部では 図 に示すように (I) 励起子の生成 (II) 分子界面での電荷生

AlGaN/GaN HFETにおける 仮想ゲート型電流コラプスのSPICE回路モデル

2 成果の内容本研究では 相関電子系において 非平衡性を利用した新たな超伝導増強の可能性を提示することを目指しました 本研究グループは 銅酸化物群に対する最も単純な理論模型での電子ダイナミクスについて 電子間相互作用の効果を精度よく取り込める数値計算手法を開発し それを用いた数値シミュレーションを実

相互相関型暗視野顕微計測を用いた金 bow-tie ナノ構造の応答関数計測と2 光子励起場制御 Measurement of Response Function of Gold Bow-tie Nano Structure using Dark-field Cross-correlation Mic

Microsoft PowerPoint - 物構研シンポ09(岡本-misumi).ppt

SP8WS

スライド 1

論文の内容の要旨

相互相関型暗視野顕微計測を用いた金十字ナノ構造の応答関数計測 Measurement of Response Function of Gold Nano Cross Structure using Dark-field Cross-correlation Microscopy 大井潤 (M2) Oi

マスコミへの訃報送信における注意事項

<4D F736F F D20959F967B82B382F C A838A815B C52E646F63>

QOBU1011_40.pdf

研究の背景 強い光の照射によって 物質が元の光とは異なる色で光ったり 弱い光が増幅されたりする現象は 非線形光学効果と呼ばれます 第二高調波発生などの波長変換 ( 図 1a) やレーザーの原理として知られる誘導放出 ( 図 1b) はその代表的例です 近年のレーザー技術の進歩は アト秒 (1 アト秒

untitled

研究成果報告書

研究成果報告書

配信先 : 東北大学 宮城県政記者会 東北電力記者クラブ科学技術振興機構 文部科学記者会 科学記者会配付日時 : 平成 30 年 5 月 25 日午後 2 時 ( 日本時間 ) 解禁日時 : 平成 30 年 5 月 29 日午前 0 時 ( 日本時間 ) 報道機関各位 平成 30 年 5 月 25


PRESS RELEASE (2015/10/23) 北海道大学総務企画部広報課 札幌市北区北 8 条西 5 丁目 TEL FAX URL:

事務連絡

光で絶縁体を未知の金属相へと相転移させることに成功

スライド 1

2 磁性薄膜を用いたデバイスを動作させるには ( 磁気記録装置 (HDD) を例に ) コイルに電流を流すことで発生する磁界を用いて 薄膜の磁化方向を制御している

Acknowledgements

Significant-Loophole-Free Test of Bell’s Theorem with Entangled Photons

<4D F736F F D C A838A815B A8CF597E38B4E82C982E682E992B48D8291AC8CB48E7195CF88CA82CC8ACF91AA817C93648E718B4F93B982C68CB48E718C8B8D8782CC8CF590A78CE4817C8140>

カイラル秩序をもつ磁性体のスピンダイナミクス

【資料2-1】量子シミュレーターの概念と研究動向

1 d 6 L S p p p p-d d 10Dq 1 ev p-d d 70 % 1: NiO [3] a b CI c [5] NiO Ni [ 1(a)] Ni 2+ d 8 d 7 d 8 + hν d 7 + e d 7 1(b) d 7 p Ni 2+ t 3 2g t3 2g e2

マスコミへの訃報送信における注意事項

背景と経緯 現代の電子機器は電流により動作しています しかし電子の電気的性質 ( 電荷 ) の流れである電流を利用した場合 ジュール熱 ( 注 3) による巨大なエネルギー損失を避けることが原理的に不可能です このため近年は素子の発熱 高電力化が深刻な問題となり この状況を打開する新しい電子技術の開

コバルトとパラジウムから成る薄膜界面にて磁化を膜垂直方向に揃える界面電子軌道の形が明らかに -スピン軌道工学に道 1. 発表者 : 岡林潤 ( 東京大学大学院理学系研究科附属スペクトル化学研究センター准教授 ) 三浦良雄 ( 物質材料研究機構磁性 スピントロニクス材料研究拠点独立研究者 ) 宗片比呂

共同研究グループ理化学研究所創発物性科学研究センター強相関量子伝導研究チームチームリーダー十倉好紀 ( とくらよしのり ) 基礎科学特別研究員吉見龍太郎 ( よしみりゅうたろう ) 強相関物性研究グループ客員研究員安田憲司 ( やすだけんじ ) ( 米国マサチューセッツ工科大学ポストドクトラルアソシ

平成 27 年 12 月 11 日 報道機関各位 東北大学原子分子材料科学高等研究機構 (AIMR) 東北大学大学院理学研究科東北大学学際科学フロンティア研究所 電子 正孔対が作る原子層半導体の作製に成功 - グラフェンを超える電子デバイス応用へ道 - 概要 東北大学原子分子材料科学高等研究機構 (

【資料2-3】コヒーレント制御の概念と研究動向

研究成果報告書

Microsoft PowerPoint - PF研究会-KEK (提出) [互換モード]

5. 磁性イオン間の相互作用

1

平成22年11月15日

研究成果報告書(基金分)

2. 研究実施内容 ( 文中に番号がある場合は (3-1) に対応する ) 研究のねらい本研究では 磁気化学を基盤とした新機能ナノ構造物質のボトムアップ創成に関する研究を推進している 目的としては 金属錯体磁性体の高次構造を制御することで 新規光磁性材料の創製や 優れた磁気特性などの新規機能性を有す

支援財団研究活動助成 生体超分子を利用利用した 3 次元メモリデバイスメモリデバイスの研究 奈良先端科学技術大学院大学物質創成科学研究科小原孝介

Microsoft PowerPoint - 9.菅谷.pptx

C-2 NiS A, NSRRC B, SL C, D, E, F A, B, Yen-Fa Liao B, Ku-Ding Tsuei B, C, C, D, D, E, F, A NiS 260 K V 2 O 3 MIT [1] MIT MIT NiS MIT NiS Ni 3 S 2 Ni

Microsoft Word - note02.doc

Microsoft PowerPoint - 阪大XFELシンポジウム_Tono.ppt [互換モード]

互作用によって強磁性が誘起されるとともに 半導体中の上向きスピンをもつ電子と下向きスピンをもつ電子のエネルギー帯が大きく分裂することが期待されます しかし 実際にはこれまで電子のエネルギー帯のスピン分裂が実測された強磁性半導体は非常に稀で II-VI 族である (Cd,Mn)Te において極低温 (

ポイント 太陽電池用の高性能な酸化チタン極薄膜の詳細な構造が解明できていなかったため 高性能化への指針が不十分であった 非常に微小な領域が観察できる顕微鏡と化学的な結合の状態を調査可能な解析手法を組み合わせることにより 太陽電池応用に有望な酸化チタンの詳細構造を明らかにした 詳細な構造の解明により

報道機関各位 平成 28 年 8 月 23 日 東京工業大学東京大学 電気分極の回転による圧電特性の向上を確認 圧電メカニズムを実験で解明 非鉛材料の開発に道 概要 東京工業大学科学技術創成研究院フロンティア材料研究所の北條元助教 東正樹教授 清水啓佑大学院生 東京大学大学院工学系研究科の幾原雄一教

【最終版・HP用】プレスリリース(徳永准教授)

s ss s ss = ε = = s ss s (3) と表される s の要素における s s = κ = κ, =,, (4) jωε jω s は複素比誘電率に相当する物理量であり ここで PML 媒質定数を次のように定義する すなわち κξ をPML 媒質の等価比誘電率 ξ をPML 媒質の

研究成果報告書

平成 28 年 10 月 25 日 報道機関各位 東北大学大学院工学研究科 熱ふく射スペクトル制御に基づく高効率な太陽熱光起電力発電システムを開発 世界トップレベルの発電効率を達成 概要 東北大学大学院工学研究科の湯上浩雄 ( 機械機能創成専攻教授 ) 清水信 ( 同専攻助教 ) および小桧山朝華

化学結合が推定できる表面分析 X線光電子分光法

予定 (川口担当分)

非磁性原子を置換することで磁性・誘電特性の制御に成功

Research Reports on Information Science and Electrical Engineering of Kyushu University Vol.11, No.1, March 2006 Numerical Analysis of Scattering Atom

高集積化が可能な低電流スピントロニクス素子の開発に成功 ~ 固体電解質を用いたイオン移動で実現低電流 大容量メモリの実現へ前進 ~ 配布日時 : 平成 28 年 1 月 12 日 14 時国立研究開発法人物質 材料研究機構東京理科大学概要 1. 国立研究開発法人物質 材料研究機構国際ナノアーキテクト

Microsoft PowerPoint - 14.菅谷修正.pptx

記者発表資料

<4D F736F F F696E74202D2088E B691CC8C7691AA F C82512E B8CDD8AB B83685D>

Microsoft Word IzumiReportVer6.doc

研究成果報告書

Microsoft PowerPoint - meta_tomita.ppt

論文の内容の要旨 論文題目 Spectroscopic studies of Free Radicals with Internal Rotation of a Methyl Group ( メチル基の内部回転運動を持つラジカルの分光学的研究 ) 氏名 加藤かおる 序 フリーラジカルは 化学反応の過

title

PFニュース indd

<4D F736F F D C82532D E8B5A95F18CB48D655F5F8E878A4F90FC C2E646F63>

報道関係者各位 平成 24 年 4 月 13 日 筑波大学 ナノ材料で Cs( セシウム ) イオンを結晶中に捕獲 研究成果のポイント : 放射性セシウム除染の切り札になりうる成果セシウムイオンを効率的にナノ空間 ナノの檻にぴったり収容して捕獲 除去 国立大学法人筑波大学 学長山田信博 ( 以下 筑

スピン流を用いて磁気の揺らぎを高感度に検出することに成功 スピン流を用いた高感度磁気センサへ道 1. 発表者 : 新見康洋 ( 大阪大学大学院理学研究科准教授 研究当時 : 東京大学物性研究所助教 ) 木俣基 ( 東京大学物性研究所助教 ) 大森康智 ( 東京大学新領域創成科学研究科物理学専攻博士課

<4D F736F F D2097CA8E718CF889CA F E F E2E646F63>

<4D F736F F D C668DDA97705F8DC58F4994C581798D4C95F189DB8A6D A C A838A815B ED089EF98418C678D758DC049424D816A5F F8D488A D B2E646F63>

( 2001MB062) Zachary Fisk Thomas Maurice Rice Hans Rudolf Ott MgB Y 2 C 3 18K 11K Ca EuB 6 CaB 6 CaB 2 C 2 MgB 2 Y 2 C 3 1 NED

プレスリリース 2017 年 4 月 14 日 報道関係者各位 慶應義塾大学 有機単層結晶薄膜の電子物性の評価に成功 - 太陽電池や電子デバイスへの応用に期待 - 慶應義塾基礎科学 基盤工学インスティテュートの渋田昌弘研究員 ( 慶應義塾大学大学院理工学研究科専任講師 ) および中嶋敦主任研究員 (

PowerPoint プレゼンテーション

と呼ばれる普通の電子とは全く異なる仮説的な粒子が出現することが予言されており その特異な統計性を利用した新機能デバイスへの応用も期待されています 今回研究グループは パラジウム (Pd) とビスマス (Bi) で構成される新規超伝導体 PdBi2 がトポロジカルな性質をもつ物質であることを明らかにし

磁気でイオンを輸送する新原理のトランジスタを開発

報道機関各位 平成 30 年 6 月 11 日 東京工業大学神奈川県立産業技術総合研究所東北大学 温めると縮む材料の合成に成功 - 室温条件で最も体積が収縮する材料 - 〇市販品の負熱膨張材料の体積収縮を大きく上回る 8.5% の収縮〇ペロブスカイト構造を持つバナジン酸鉛 PbVO3 を負熱膨張物質

新規材料による高温超伝導基盤技術 研究代表者 平成 21 年度実績報告 寺嶋太一 独立行政法人物質 材料研究機構ナノスケール物質萌芽ラボナノ量子輸送グループ 主席研究員 鉄系超伝導体のフェルミオロジーに挑む 1. 研究実施の概要 本研究計画のねらいは 量子振動や角度依存磁気抵抗振動 (AMRO) の

( 全体 ) 年 1 月 8 日,2017/1/8 戸田昭彦 ( 参考 1G) 温度計の種類 1 次温度計 : 熱力学温度そのものの測定が可能な温度計 どれも熱エネルギー k B T を

ナノテク新素材の至高の目標 ~ グラフェンの従兄弟 プランベン の発見に成功!~ この度 名古屋大学大学院工学研究科の柚原淳司准教授 賀邦傑 (M2) 松波 紀明非常勤研究員らは エクス - マルセイユ大学 ( 仏 ) のギー ルレイ名誉教授らとの 日仏国際共同研究で ナノマテリアルの新素材として注

論文の内容の要旨 論文題目 複数の物性が共存するシアノ架橋型磁性金属錯体の合成と新奇現象の探索 氏名高坂亘 1. 緒言分子磁性体は, 金属や金属酸化物からなる従来の磁性体と比較して, 結晶構造に柔軟性があり分子や磁気特性の設計が容易である. この長所を利用して, 当研究室では機能性を付与した分子磁性

Microsoft PowerPoint 修論発表_細田.ppt

IntroTIOhtsuki

Microsoft PowerPoint _量子力学短大.pptx

光と磁気から光とスピンへ

有機化合物の磁気キラル二色性を初めて観測! - 生命のホモキラリティー起源の候補の一つを有機化合物で初めて実証 - 1 東京大学生産技術研究所第 4 部物質 環境系部門 2 東京大学先端科学技術センター 1 石井和之 1 北川裕一 2 瀬川浩司

<4D F736F F F696E74202D C834E D836A834E83588DDE97BF955D89BF8B5A8F F196DA2E >

Microsoft PowerPoint - 島田美帆.ppt

波面および波形整形による超高速プラズモン場の時空間制御 Spatiotemporal Control of Ultrafast Plasmon Pulses at Metallic Nano-Structures by Light Wave Shaping. 小島康裕 (B4) Kojima Yas

PowerPoint プレゼンテーション

<4D F736F F D DC58F498D65817A88D98FED837A815B838B8CF889CA5F835E834F974C2E646F63>

Transcription:

新機能創成に向けた光 光量子科学技術 平成 18 年度採択研究代表者 平成 21 年度 実績報告 宮野健次郎 東京大学先端科学技術研究センター 教授 電子相関による光と電子の双方向制御の実現 1. 研究実施の概要 研究のねらい : 本研究の目標は 光と電子系の相互作用を最適 最大化し 光が電子系全体の秩序を遷移させる あるいは電子系が光の状態を変化させる という双方向の制御関係が単一の界面や結晶格子一層によっても実現できることを強相関材料を用いて実証することである これまでの研究の概要 : 光励起によって強相関系に生じる金属 絶縁体転移 電荷密度波 モット絶縁体 金属三相間転移など様々な相転移現象を見出してきた また 絶縁体の接合面に生じる金属相 反強磁性体の接合面に生じる強磁性相など電子相間の不連続性やフラストレーションがもたらす局在相 光キャリアドープによる高度に制御された 2 次元電子ガスなど 新規な物質相を開拓してきた このように これまでは新しい現象を見つけることに重点を置いて研究を行って来た 今後の見通し : 種々の光誘起相転移や界面相の出現などの微視的な機構を明らかにする これは単に科学的興味だけではなく 物理の基礎を理解することが新たな試料構造 デバイス開発へ資すると考えるからである 特に 光と強相関系が素過程のレベルでどのように影響しあうかということを解明することと 界面に生じる 2 次元強相関電子状態を応用するための技術を確立するという二つの側面から研究を行う 具体的には 超高速ポンププローブ分光法をスピン 分極 軌道の自由度にまで広げ 全ての自由度をモニターすることによって電子相関の階層構造の完全な描像を得ることを試みる さらに 意識的にフラストレーションを導入した試料によって多自由度間の結合の様式を調べる 光誘起電荷移動方向を指定できるような構造を持った層状薄膜試料を作るなどにより 強い光 電子相互作用を実現する方法を探る また 界面に局在した電子状態を高い空間 エネルギー分解能で検出する方法を用いて その情報を試料作製にフィードバックして 目標である単一界面で十分な強さの光応答を示すデバイスを実現する 1

2. 研究実施体制 (1) 宮野 グループ 1 研究分担グループ長 : 宮野健次郎 ( 東京大学 教授 ) 2 研究項目 界面非線形光学測定系の構築とこれを用いた界面電子状態の解明 光 電子相互作用の局所的測定 特に非線形光学効果による局所対称性の同定 光と強く相互作用する電子状態をもつ界面をデザインし薄膜の接合として実現すること (2) 岡本 ファン グループ 1 研究分担グループ長 : 岡本博 ( 東京大学大学院 教授 ) Harold Y. Hwang( 東京大学大学院 教授 ) 2 研究項目 超高速分光測定系の整備 酸化物ヘテロ構造における光励起 電荷注入相制御技術の開発 新規超高速光制御材料の開拓 低温における新たな量子相の創出と制御 (3) 岡本 グループ 1 研究分担グループ長 : 岡本博 ( 産業技術総合研究所 第 5 号契約職員 ( 招聘研究員 )) 2 研究項目 酸化物ヘテロ構造における光励起 電荷注入相制御技術の開発 新規超高速光制御材料の開拓 3. 研究実施内容 ( 文中に番号がある場合は (4-1) に対応する ) 超高速分光測定系の整備昨年度までに構築したチタンサファイアレーザー再生増幅器励起の非同軸オプティカルパラメトリックアンプ (NOPA) を用いたポンププローブ反射 吸収分光システムにおいて NOPA を最適化することにより 時間幅 15 フェムト秒以下の超短パルスの発生を実現し 可視から近赤外域 (2.5 ev~0.75 ev) において過渡反射 吸収変化の測定を約 20 フェムト秒の時間分解能で行うことが可能となった チャープを制御することにより 低温 ( クライオスタット中 ) においても 時間分解能 20 フェムト秒での測定が実現できることが確認された また 時間原点を高精度で決定する手法も同時に確立した 測定可能な反射率 ( 透過率 ) 変化は 2 10-4 であり 20 フェムト秒クラスの時間分 2

R/R 解能での感度としては世界最高水準のものであると考えられる 5) 酸化物ヘテロ構造における光励起 電 荷注入相制御技術の開発 強相関電子系 ( 単結晶あるいは薄膜試 料 ) への光照射では 正負 両極性のキャ リアが生じるため 光強度の増加に伴い高 速のキャリア再結合が生じ 有効なキャリア 密度の制御が困難となる場合が多い そこ で ペロブスカイト型遷移金属酸化物ヘテ ロ接合界面でのキャリア移動に注目して キャリア生成層と強相関酸化物層からなる ヘテロ構造を用いた光励起 電荷注入相 制御技術の開発を進めてきた 本年度は 磁性制御のプロトタイプとして マンガン酸 化物と SrTiO 3 (STO) からなる二種類のヘテ ロ接合 Nd 0.52 Sr 0.48 MnO 3 /STO および La 0.9 Sr 0.1 MnO 3 /STO を作製し 時間分解光 磁気 Kerr 効果と過渡反射分光の同時測定 による光キャリア注入磁性制御の可能性を 検討した Kerr (mdeg.) 0.000-0.005-0.010 2.0 1.0 0.0-1.0 (a) 10 K (b) (c) (d) 10 K (e) (f) -2.0-0.4 0.0 0.4 0.8 0 Delay Time (ps) t<1 ps 20 40 Delay Time (ps) 500 1000 1500 STO LSMO STO LSMO 0 Dynamics of magnetization Delay Time (ps) 図 1 : ポンププローブ時間分解 (a-c) 反射率と (d-f)kerr 回転角 ( 下図 ) この時に生じていると想 定される光キャリア注入過程 いずれの場合も STO からマンガン酸化物への正孔注入がやはり時間分解能 (200 フェムト秒 ) 以 内の高速で生じるが Nd 0.52 Sr 0.48 MnO 3 /STO では 正孔の増加によって電荷秩序相への不安定性 が増加することにより 100 ピコ秒の時間スケールで磁化の減少が生じるのに対し La 0.9 Sr 0.1 MnO 3 /STO では 正孔注入後ただちに磁化の増加が生じることがわかった ( 図 1) 両者の 時間スケールの違いは 磁化の大きさを支配するスピン間相互作用の起源 ( エネルギースケール ) の違いによるものと考えられる すなわち 前者が電荷秩序相への不安定性によって生じるスピン 間の反強磁性相互作用に起因するのに対し 後者は二重交換相互作用に起因するため 相互 作用のエネルギースケールが大きい後者による磁化変化がより高速に生じるものと理解される 2000 新規超高速光制御材料の開拓ハロゲン架橋遷移金属錯体では これまで温度変化で電荷密度波 モット絶縁体転移を起こす系は見出されていない 臭素架橋 Pd 錯体において配位子にアルキル鎖を導入し それによる低温での一次元鎖方向の格子定数の減少効果 ( 化学圧力効果 ) を利用することによって 温度低下による電荷密度波 モット絶縁体転移を実現した この錯体 ([Pd(en) 2 Br](C 5 -Y) 2 ) のモット絶縁体相において光照射を行うと 励起光子エネルギーが励起子吸収ピークに一致する場合は モッ 3

ト絶縁体 電荷密度波転移が より高い光子エネルギーでの励起の場合は モット絶縁体 金属 転移が生じることを見出した この結果は 光子エネルギーの選択による相制御という新しい電子 相制御手法の可能性を示す成果である 10) ポンプSHGプローブ測定系の確立とこれを用いた界面ハーフメタリシティの検証 SHG 測定における偏光解析により P( 分極 ) M( 磁化 ) T( トロイダルモーメント ) 成分を分離して測定することができる LaMnO 3 とSrMnO 3 はいずれも反強磁性絶縁体であるが その単一界面に強磁性が生じることを20 年度に報告した この磁化が二重交換相互作用によるとすると これは同時に金属状態の存在も意味し ハーフメタル状態が出現しているはずである 局在効果があるので電気伝導によって直接これを検証することは困難であるが 磁化のダイナミクスの中にハーフメタリックな指標を探すため 時間分解非線形磁気光学 Kerr 効果測定を行った 図 2に示すように 低温 ( 強磁性状態 ) ではポンプ偏光に依存した非常に遅い磁化の消失と回復が見られた これは 他の偏光で見られる電子状態の変化の時間スケールよりも桁違いに遅い このような変化はハーフメタルに特有なものである 8) 伝導性 LaAlO 3 /SrTiO 3 界面のキャリア密度変調効果絶縁体同士からなる構成される LaAlO 3 /SrTiO 3 界面における金属的伝導 超伝導は その伝導電子の存在する領域が界面数 nm に制限されることから 通常の三次元系における伝導と大きく異なる性質を示すことが報告されている この構造に外部電圧を SrTiO 3 側へ印加することで 界面伝導層のキャリア密度やキャリア移動度を評価した ( 図 3(a)) 正の電圧の印加によってキャリア ( 電子 ) の密度はわずかに増加傾向を示したものの 移動度はその 5 倍以上の変化を示した これは 既に 図 2:s-pump( 界面に電場が平行な偏光 ) と p-pump( 垂直 ) 励起による非常に遅い非線形磁気光学 Kerr 効果 上 : 強磁性 下図 : 常磁性 報告のある LaAlO 3 /SrTiO 3 界面における伝導は電子密度変調の効果が支配的である という主張 (A. Caviglia et al., Nature 456, 624 (2008)) に疑問を投げかける重要な発見である さらに 同じ構造を希釈冷凍機温度まで冷却して超伝導特性を評価すると 印加電圧によって正負両側において超伝導 - 絶縁体転移を引き起こすことができることを見出した 過去の報告では 負電圧印加時のみ相転移が誘起された報告と対照的である 以上の結果を解釈するため 界面から SrTiO 3 側に存在する電子密度の分布を異なる印加電圧に対して計算した ( 図 3(b)) その結果 負の電圧を印加した場合には 電子は界面の狭い領域に閉じ込められるため 界面散乱の影響がより支配的になり 移動度が減少することが明らかとなった 4) 11) 17) 4

伝導性 LaAlO 3 /SrTiO 3 界面の分極カタストロフィ (a) ー効果のSHG 検出前項で述べた SrTiO 3 /LaAlO 3 界面において LaAlO 3 中の (LaO) + 格子面と (AlO 2 ) - 格子面のどちらが SrTiO 3 に接するかによって n タイプと p タイプの界面が存在し n タイプのときにのみ隣接する (TiO 2 ) 面に電子注入が起き 低温では非常に移動度の高い金属や超伝導状態になる 電子注入は LaAlO 3 の (b) 分極エネルギーの発散 ( ポーラーカタストロフィー ) を避けるために発生すると考えられるが その影響が界面からどれ位の距離に及ぶかは膜厚依存電気伝導度測定や導電性 AFM から推測されるだけであった そこで この界面が電気的に著しい非対称状態にあることを利用して 界面 SHG の精密な測定を行った 基板として用いる SrTiO 3 から生じる SHG の図 3 (a) LaAlO 3 /SrTiO 3 界面伝導相の影響を避けるため 試料薄膜の厚さをコヒーレンス移動度 ( 左 ) とキャリア密度 ( 右 ) の印加電長 ( 約 40nm 144u.c.) に固定し その中に (1:1) から圧依存性 電圧は SrTiO 3 に印加した (24:24) にまでの周期の異なる超格子を作製した こ場合を正とする (b) 各印加電圧に対れにより 基板と試料の位相がほぼπ/2 異なり 最する界面キャリア密度の計算結果 も試料の SHG を反映した測定が可能になった 基板も含めた全体の SHG 位相はこのモデルの正しさを裏付けるものであった これにより 電子注入が起きるのは界面から 3~4 格子の範囲であること 分極の及ぶ範囲が界面から 8 格子程度であること それ以遠もゆっくりと減衰しながら影響が及ぶことなどが明瞭に示された 7) 4. 成果発表等 (4-1) 原著論文発表 論文詳細情報 1. M. Matsubara, Y. Kaneko, J. P. He, H. Okamoto, and Y. Tokura, Ultrafast polarization and magnetization response of multiferroic GaFeO3 using time-resolved nonlinear optical techniques, Phys. Rev. B 79, 140411:1-4 (2009). DOI:10.1103/PhysRevB.79.140411 2. Y. Wakabayashi, H. Sagayama, T. Arima, M. Nakamura, Y. Ogimoto, Y. Kubo, K. Miyano, and H. Sawa, Size of orbital-ordering domain controlled by the itinerancy of the 3d electrons in a manganite thin films, Phys. Rev. B 79, 220403(Rapid 5

Communication): 1-4 (2009). DOI:10.1103/PhysRevB.79.220403 3. M. Takizawa, Y. Hotta, T. Susaki, Y. Ishida, H. Wadati, Y. Takata, K. Horiba, M. Matsunami, S. Shin, M. Yabashi, K. Tamasaku, N. Nishio, T. Ishikawa, A. Fujimori, and H. Y. Hwang, Spectroscopic Evidence for Competing Reconstructions in Polar Multilayers LaAlO3/LaVO3/LaAlO3, Phys. Rev. Lett. 102, 236401:1-4 (2009). DOI:10.1103/PhysRevLett.102.236401 4. C. Bell, S. Harashima, Y. Hikita, and H. Y. Hwang, Thickness Dependence of the Mobility at the LaAlO3/SrTiO3 Interface, Appl. Phys. Lett. 94, 222111:1-3 (2009). DOI:10.1063/1.3149695 5. H. Matsuzaki, H. Uemura, M. Matsubara, T. Kimura, Y. Tokura, and H. Okamoto, Detecting charge and lattice dynamics in photoinduced charge-order melting in perovskite-type manganites using a 30-femtosecond time resolution, Phys. Rev. B 79, 235131:1-7 (2009). DOI:10.1103/PhysRevB.79.235131 6. H. Wadati, D. G. Hawthorn, J. Geck, T. Z. Regier, R. I. R. Blyth, T. Higuchi, Y. Hotta, Y. Hikita, H. Y. Hwang, and G. A. Sawatzky, Interface Reconstruction in V-Oxide Heterostructures Determined by X-Ray Absorption Spectroscopy, Appl. Phys. Lett. 95, 023115:1-3 (2009). DOI:10.1063/1.3177328 7. N. Ogawa, K. Miyano, M. Hosoda, T. Higuchi, C. Bell, Y. Hikita, and H. Y. Hwang, Enhanced Lattice Polarization in SrTiO3/LaAlO3 Superlattices Measured Using Optical Second Harmonic Generation, Phys. Rev. B 80, 081106(Rapid Communication):1-4 (2009). Editors Suggestion. DOI:10.1103/PhysRevB.80.081106 8. N. Ogawa, T. Satoh, Y. Ogimoto, and K. Miyano, Half-metallic spin dynamics at a single LaMnO3/SrMnO3 interface studied with nonlinear magneto-optical Kerr effect, Phys. Rev. B 80, 241104(Rapid Communication): 1-4 (2009). Editor s Suggestion. DOI: 10.1103/PhysRevB.80.241104 6

9. T. Higuchi, T. Yajima, L. Fitting Kourkoutis, Y. Hikita, N. Nakagawa, D. A. Muller, and H. Y. Hwang, Mn3O4 Precipitates in Laser-Ablated Manganite Films, Appl. Phys. Lett. 95, 043112:1-3 (2009). DOI: 10.1063/1.3193667 10. M. Sasaki, H. Wu, D. Kawakami, S. Takaishi, T. Kajiwara, H.Miyasaka, B. K. Breedlove, M. Yamashita, H. Kishida, H. Matsuzaki, H. Okamoto, H. Tanaka, and S. Kuroda, Effect of an In-Plane Ligand on the Electronic Structures of Bromo-Bridged Nano-Wire Ni-Pd Mixed-Metal Complexes, [Ni1-xPdx(bn)2Br]Br2 (bn = 2S,3S-Diaminobutane), Inorg. Chem. 48, 7446-7451 (2009). DOI: 10.1021/ic901067z 11. S. S. A. Seo, Z. Marton, W. S. Choi, G. W. J. Hassink, D. H. A. Blank, H. Y. Hwang, T. W. Noh, T. Egami, and H. N. Lee, Multiple Conducting Carriers Generated in LaAlO3/SrTiO3 Heterostructures, Appl. Phys. Lett. 95, 082107:1-3 (2009). DOI:10.1063/1.3213389 12. S. Y. Jang, N. Nakagawa, S. J. Moon, T. Susaki, K. W. Kim, Y. S. Lee, H. Y. Hwang, and K. Myung-Whun, Effect of Substrate Strain on Lattice Structure, Electrical Resistivity, and Optical Conductivity of Nd0.5Sr0.5MnO3 Thin Films Grown on SrTiO3, Solid State Commun. 149, 1760-1764 (2009). DOI:10.1016/j.ssc.2009.07.025 13. D. Kwon, Y. Wu, B. Kim, B. G. Kim, and H. Y. Hwang, Epitaxial Growth and Characterization of Eu0.5Sr0.5CoO3 Thin Films by Off-axis Sputtering, Appl. Phys. Lett. 95, 122505:1-3 (2009). DOI:10.1063/1.3234372 14. H. Wadati, D. G. Hawthorn, J. Geck, T. Higuchi, Y. Hikita, H. Y. Hwang, L. Fitting Kourkoutis, D. A. Muller, S.-W. Huang, D. J. Huang, H.-J. Lin, C. Schueßler-Langeheine, H.-H. Wu, E. Schierle, E. Weschke, N. J. C. Ingle, and G. A. Sawatzky, Resonant Soft X-ray Scattering Studies of Interface Reconstructions in SrTiO3/LaAlO3 Superlattices, J. Appl. Phys. 106, 83705:1-5 (2009). DOI:10.1063/1.3246788 7

15. L. F. Kourkoutis, J. H. Song, H. Y. Hwang, and D. A. Muller, Atomic-Scale Chemical Imaging of Interdiffusion and Defects in (La0.7Sr0.3MnO3)5/(SrTiO3)5 Multilayers by Aberration Corrected Microscopy, Microscopy and Microanalysis 15(S2), 428-429 (2009). DOI:10.1017/S1431927609094161 16. Y. Kozuka, M. Kim, C. Bell, B. G. Kim, Y. Hikita, and H. Y. Hwang, Two-Dimensional Quantum Oscillations in the Normal State of a Superconducting Heterostructure, Nature 462, 487-490 (2009). DOI:10.1038/nature08566 17. C. Bell, S. Harashima, Y. Kozuka, M. Kim, B. G. Kim, Y. Hikita, and H. Y. Hwang, Dominant Mobility Modulation by the Electric Field Effect at the LaAlO3/SrTiO3 Interface, Phys. Rev. Lett.103, 226802:1-4 (2009). DOI:10.1103/ PhysRevLett.103.226802 18. S. Tongay, A. F. Hebard, Y. Hikita, and H. Y. Hwang, Magnetodielectric Coupling in Nonmagnetic Au/GaAs:Si Schottky Barriers, Phys. Rev. B 80, 205324:1-7 (2009). DOI:10.1103/PhysRevB.80.205324 19. H. Kishida, H. Takamatsu, K. Fujinuma, and H. Okamoto, Ferroelectric nature and real-space observations of domain motions in the organic charge-transfer compound tetrathiafulvalene-p-chloranil, Phys. Rev. B 80, 205201:1-7 (2009). DOI:10.1103/PhysRevB.80.205201 20. S. Tao, Y. Miyata, K. Yanagi, H. Kataura, and H. Okamoto, Subpicosecond coherent nonlinear optical response of isolated single-walled carbon nanotubes, Phys. Rev. B 80, 201405:1-4 (2009). DOI:10.1103/PhysRevB.80.201405 21. S. S. A. Seo, M. J. Han, G. W. J. Hassink, W. S. Choi, S. J. Moon, J. S. Kim, T. Susaki, Y. S. Lee, J. Yu, C. Bernhard, H. Y. Hwang, G. Rijnders, D. H. A. Blank, B. Keimer, and T. W. Noh, Two-Dimensional Confinement of 3d 1 Electrons in LaTiO3/LaAlO3 Multilayers, Phys. Rev. Lett. 104, 036401 (2010). DOI:10.1103/PhysRevLett.104.036401 8

22. B. Kim, D. Kwon, J. H. Song, Y. Hikita, B. G. Kim, and H. Y. Hwang, Finite Size Effect and Phase Diagram of Ultra-thin La0.7Sr0.3MnO3, Solid State Commun. 150, 598-601 (2010). DOI:10.1016/j.ssc.2009.12.041 23. H. Iguchi, S. Takaishi, H. Miyasaka, M. Yamashita, H. Matsuzaki, H. Okamoto, H. Tanaka, and S. Kuroda, Water-Vapor-Induced Reversible Switching of Electronic Statesinan MMX-Type Chain Complex with Retention of Single Crystallinity, Angew. Chem. Int. Ed. 49, 552 555 (2009). DOI:10.1002/anie.200905608 24. H. Uemura, H. Matsuzaki, Y. Takahashi, T. Hasegawa and H. Okamoto, Ultrafast charge dynamics in organic one-dimensional Mott insulators, Physica B: Physics of Condensed Matter, (2009). in press DOI:10.1016/j.physb.2009.11.080 (4-2) 特許出願 CREST 研究期間累積件数 ( 国内 1 件 ) 9