Direct -space mapping of the electronic structure in an oxide-oxide interface

酸化物間界面電子状態の運動量空間における直接測定

Berner, G.*; Sing, M.*; 藤原 秀紀*; 保井 晃*; 斎藤 祐児  ; 山崎 篤志*; 西谷 嘉人*; 関山 明*; Pavlenko, N.*; Kopp, T.*; Richter, C.*; Mannhart, J.*; 菅 滋正*; Claessen, R.*

Berner, G.*; Sing, M.*; Fujiwara, Hidenori*; Yasui, Akira*; Saito, Yuji; Yamasaki, Atsushi*; Nishitani, Yoshihito*; Sekiyama, Akira*; Pavlenko, N.*; Kopp, T.*; Richter, C.*; Mannhart, J.*; Suga, Shigemasa*; Claessen, R.*

LaAlOとSrTiOはともに絶縁体であるが、その界面には2次元的に遍歴する電子が生成される。この界面で見いだされている超伝導と共存する強磁性は、電子の局在性に由来すると考えられている。そして、これまでの実験から、Tiの3電子がこの界面に閉じ込められていることが明らかとなっている。今回、軟X線角度分解光電子分光により、運動量空間での界面電子状態を調べ、バンド構造及びフェルミ面の決定に成功し、局在性及び遍歴性の両面を持つことを明らかにした。この界面では動き回るTiの3電子に加えて、界面付近のSrTiOの酸素欠損につかまって局在したTiの3電子も存在するために、後者がこれまでに界面で見つかっている超伝導や強磁性に寄与するという結論が得られた。

The interface between LaAlO and SrTiO hosts a two-dimensional electron system of itinerant carriers, although both oxides are band insulators. Interface ferromagnetism coexisting with superconductivity has been found and attributed to local moments. Experimentally, it has been established that Ti 3 electrons are confined to the interface. Using soft X-ray angle-resolved resonant photoelectron spectroscopy we have directly mapped the interface states in space. Our data demonstrate a charge dichotomy. A mobile fraction contributes to Fermi surface sheets, whereas a localized portion at higher binding energies is tentatively attributed to electrons trapped by O vacancies in the SrTiO.