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論文

Alternation of magnetic anisotropy accompanied by metal-insulator transition in strained ultrathin manganite heterostructures

小林 正起*; Anh, L. D.*; 鈴木 雅弘*; 金田-高田 真悟*; 竹田 幸治; 藤森 伸一; 芝田 悟朗*; 田中 新*; 田中 雅明*; 大矢 忍*; et al.

Physical Review Applied (Internet), 15(6), p.064019_1 - 064019_10, 2021/06

https://doi.org/10.1103/PhysRevApplied.15.064019
 被引用回数：5 パーセンタイル：27.71(Physics, Applied)

A fundamental understanding of the interfacial magnetic properties in ferromagnetic heterostructures is essential for utilizing ferromagnetic materials for spintronic device applications. Here, we investigate the interfacial magnetic and electronic structures of epitaxial single-crystalline LaAlO$$_3$$(LAO)/La$$_{0.6}$$Sr$$_{0.4}$$MnO$$_3$$(LSMO)/Nb:SrTiO$$_3$$(Nb:STO) heterostructures with varying LSMO layer thicknesses, in which the magnetic anisotropy strongly changes with the LSMO thickness due to the delicate balance between strains originating from both the Nb:STO and LAO layers, using X-ray magnetic circular dichroism and photoemission spectroscopy. We successfully detect the clear change of the magnetic behavior of the Mn ions concomitant with the thickness-dependent metal-insulator transition. Our results suggest that the double-exchange interaction induces ferromagnetism in the metallic LSMO film under tensile strain caused by the STO substrate, while the superexchange interaction determines the magnetic behavior in the insulating LSMO film under compressive strain originating from the top LAO layer. The change in strain, depending on LSMO layer thickness, is confirmed by scanning transmission electron microscopy. Based on those findings, the formation of a magnetic dead layer near the LAO/LSMO interface is attributed to competition between the superexchange interaction via Mn $$3d_{3z^2-r^2}$$ orbitals under compressive strain and the double-exchange interaction via the $$3d_{x^2-y^2}$$ orbitals. These findings provide key aspects of ferromagnetic oxide heterostructures for the development of spintronic device applications.

論文

$$R$$-dependence of spin exchange interactions in $$R$$MnO$$_{3}$$ ($$R$$ = Rare-Earth Ions)

梶本 亮一; 望月 秀記*; 吉澤 英樹*; 新谷 寛*; 木村 剛*; 十倉 好紀*

Journal of the Physical Society of Japan, 74(9), p.2430 - 2433, 2005/09

https://doi.org/10.1143/JPSJ.74.2430
 被引用回数：37 パーセンタイル：79.58(Physics, Multidisciplinary)

A型反強磁性秩序を示すPrMnO$$_{3}$$と長距離磁気秩序を示すTbMnO$$_{3}$$のマグノン励起を中性子非弾性散乱実験によって調べた。LaMnO$$_{3}$$の結果(K. Hirota $textit{et al.}$)も合わせて議論することで$$R$$イオンの違いによるスピン交換相互作用の系統的な変化を明らかにした。$$R$$イオンの半径が小さくなるにつれて$$ab$$面内の最近接サイト間の交換相互作用は急激に減少し、TbMnO$$_{3}$$では有限の次近接サイト間交換相互作用が存在する。対照的に$$c$$軸方向の交換相互作用の$$R$$依存性は非常に小さい。これらの結果は、$$R$$MnO$$_{3}$$における磁気構造の変化は最近接サイト間相互作用と次近接サイト間相互作用の競合によって引き起こされるという説(T. Kimura $textit{et al.}$)と整合している。

論文

Resonant O K$$alpha$$ emission spectroscopy of layered manganate La$$_{1.2}$$Sr$$_{1.8}$$Mn$$_{2}$$O$$_{7}$$

安居院 あかね; K$"a$$"a$mbre, T.*; S${aa}$the, C.*; Nordgren, J.*; 薄田 学; 齋藤 智彦*; 守友 治*

Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena, 144-147, p.589 - 592, 2005/06

https://doi.org/10.1016/j.elspec.2005.01.103
 被引用回数：1 パーセンタイル：5.68(Spectroscopy)

ペロプスカイト型層状マンガン酸化物La$$_{1.2}$$Sr$$_{1.8}$$Mn$$_{2}$$O$$_{7}$$についてO K吸収端近傍で軟X線吸収分光実験及び共鳴発光分光実験を行った。吸収スペクトルはこれまでのペロプスカイト型マンガン酸化物のスペクトルを再現した。発光分光スペクトルは異なる化学状態の酸素2pの状態密度を反映し、ローカルデンシティアプロキシメーション法によるバンド計算の結果との比較によって説明された。

論文

Resonant Mn $$L$$ Emission spectra of layered manganite La$$_{1.2}$$Sr$$_{1.8}$$Mn$$_{2}$$O$$_{7}$$

安居院 あかね; Butorin, S. M.*; K$"a$$"a$mbre, T.*; S${aa}$the, C.*; 齋藤 智彦*; 守友 浩*; Nordgren, J.*

Journal of the Physical Society of Japan, 74(6), p.1772 - 1776, 2005/06

https://doi.org/10.1143/JPSJ.74.1772
 被引用回数：8 パーセンタイル：48.31(Physics, Multidisciplinary)

層状ペロプスカイト型マンガン酸化物La$$_{1.2}$$Sr$$_{1.8}$$Mn$$_{2}$$O$$_{7}$$は巨大磁気抵抗など興味深い物性を示しさまざまな見地から研究がなされている。今回われわれは、軟X線分光の手法を用いMn 3dの電子状態を調べたので報告する。Mn ${it L}$$$_{2,3}$$ XASスペクトルはこれまでにペロプスカイト型マンガン酸化物報告されているスペクトルの特徴をほぼ再現し、スペクトル構造はMn 3dの結晶場分裂やO2pとの軌道混成で説明できた。XASの特徴的なピークのエネルギー位置を選択し、Mn L XESスペクトル測定の励起エネルギーとした。励起エネルギーの変化に対応してMn L XESスペクトル形状は共鳴様の多様な変化を示した。それぞれのピークはdd励起状態や電荷移動型の電子励起状態などに帰属され、励起エネルギーの変化に伴いその強度比が変化しスペクトル形状が変化することがわかった。

論文

O 2$$p$$ hole-assisted electronic processes in the Pr$$_{1-x}$$Sr$$_{x}$$MnO$$_{3}$$ (x=0.0, 0.3) system

Ibrahim, K.*; Qian, H. J.*; Wu, X.*; Abbas, M. I.*; Wang, J. O.*; Hong, C. H.*; Su, R.*; Zhong, J.*; Dong, Y. H.*; Wu, Z. Y.*; et al.

Physical Review B, 70(22), p.224433_1 - 224433_9, 2004/12

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.70.224433
 被引用回数：30 パーセンタイル：75.08(Materials Science, Multidisciplinary)

プラセオジム,ストロンチウム,マンガン酸化物が巨大磁気抵抗を持つ要因を明らかにするため、二種の組成の酸化物(Pr$$_{1-x}$$Sr$$_{x}$$MnO$$_{3}$$(x=0.0, 0.3))について、酸素K-吸収端のX線吸収スペクトル(XAS)及びO 1$$s$$2$$p$$2$$p$$共鳴オージェ電子スペクトル(AES)を測定した。XAS, AESスペクトル双方の結果から、Pr$$_{1-x}$$Sr$$_{x}$$MnO$$_{3}$$にホールをドープすると、酸素2$$p$$軌道のホールの状態密度が増加することがわかった。これはSr$$^{2+}$$をドープしてMn$$^{4+}$$を増加させるなどのホールドープにより、ホールがMn 3$$d$$軌道の$$e$$$$_{g}$$状態から酸素の2$$p$$軌道に移ることを意味している。これらの結果から、酸素2$$p$$軌道に存在するホールが巨大磁気抵抗などの電子物性を決定する重要な要因であることを明らかにした。

論文

Addendum to $lqlq Doping-Dependent Magnetic Structure of Tb$_{1-x}$$Ca$$_{x}$$MnO$$_{3}$$ rqrq

町田 晃彦; 守友 浩*; 大山 研司*

Journal of the Physical Society of Japan, 72(5), P. 1312, 2003/05

Tb$$_{1-x}$$Ca$$_{x}$$MnO$$_{3}$$ ($$0.5 leq x leq 1.0$$) の低温における粉末中性子構造解析を行い、格子構造と磁気構造との相関について研究を行った。$$0.65 leq x leq 0.85$$ の領域において、磁気構造はCE-like型とC型反強磁性が共存している。この領域における低温での粉末回折パターンは、空間群$$Pnma$$と$$P2_{1}/m$$で表される2つのペロフスカイト構造の2相モデルで再現できる。これら2相の分率は組成に対して変化し、磁気反射強度と組成に対する変化が類似してる。これよりそれぞれの相の磁気構造を同定した。さらに構造パラメータを詳細に調べ、磁気構造との相関を考察した。

論文

Orbital excitations in LaMnO$$_3$$ studied by resonant inelastic X-ray scattering

稲見 俊哉; 福田 竜生; 水木 純一郎; 石原 純夫*; 近藤 浩*; 中尾 裕則*; 松村 武*; 廣田 和馬*; 村上 洋一*; 前川 禎通*; et al.

Physical Review B, 67(4), p.045108_1 - 045108_6, 2003/01

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.67.045108
 被引用回数：56 パーセンタイル：87.96(Materials Science, Multidisciplinary)

軌道整列したマンガン酸化物LaMnO$$_3$$を共鳴非弾性X線散乱で研究した。入射X線のエネルギーをMnのK吸収端近傍に持って行くと、スペクトルに3つのピークが現われ、その励起エネルギーは2.5eVと8eV,11eVであった。8eVと11eVのピークは、それぞれ、酸素の2pバンドからマンガンの3dと4s/4pバンドへの遷移と考えられる。一方、2.5eVのピークはモットギャップ間の軌道励起と考えられ、これは、$$d_{3x^2-r^2}$$と$$d_{3y^2-r^2}$$の軌道対称性を持つ下部ハバードバンドから$$d_{y^2-z^2}$$と$$d_{z^2-x^2}$$ の軌道対称性を持つ上部ハバードバンドへの電子励起である。この2.5eVの励起の弱い分散関係と特徴的な方位角依存性は軌道縮重と電子相関を考慮した理論でよく再現された。

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