[論文レビュー] Images of metallic and insulating domains on the surface of a (La0.4Pr0.6)0.67Ca0.33MnO3 film

Surendra Singh, M. R. Fitzsimmons+3 more|arXiv (Cornell University)|Jan 20, 2012

Magnetic and transport properties of perovskites and related materials参考文献 26被引用数 9

ひとこと要約

本研究では、導電性原子間力顕微鏡を用いて、(La0.4Pr0.6)0.67Ca0.33MnO3膜の表面における金属的および絶縁的領域をマッピングし、熱的ヒステリシスを示す空間的に不均一な電子相の存在を明らかにした。観察された表面ヒステリシスは、バルクの輸送および磁気的挙動と一致しており、マンガン酸ストの膜における表面電子的不均一性とバルク相転移との強い相関を示している。

ABSTRACT

Using conductive atomic force microscopy, we observed non-uniform distributions of metallic and insulating domains on the surface of a single crystalline (La0.4Pr0.6)0.67Ca0.33MnO3 film grown on a (110) NdGaO3 substrate. The electronic properties of the surface exhibit thermal hysteresis. The hysteresis is similar to that of the transport and magnetism of the film bulk.

研究の動機と目的

• 本研究では、(La0.4Pr0.6)0.67Ca0.33MnO3膜表面における金属的および絶縁的電子相の空間的分布を調査することを目的としている。
• 表面電子的不均一性の温度依存性とバルク相転移との関係を検討することを目的としている。
• 表面電子的挙動がバルク輸送および磁気的挙動と同様にヒステリシスを示すかどうかを特定することを目的としている。
• 本マンガン酸スト系における表面電子的相分離とその下伏する電子的性質との相関を明らかにすることを目的としている。

提案手法

• 本研究では、膜表面における局所的電子的伝導度を、さまざまな温度でマッピングするために導電性原子間力顕微鏡（c-AFM）を用いた。
• 膜は、構造的品質を確保し、外的要因の影響を最小限に抑えるために、(110)面NdGaO3基板上に単結晶層として成長させた。
• 加熱および冷却サイクル中のドメイン分布および伝導度の変化を観察するために、温度依存的なc-AFM測定を実施した。
• 表面伝導度における熱的ヒステリシスを分析し、バルク輸送および磁化データと比較した。
• ドメインイメージングは、c-AFMにおける電流コントラストに基づいて、金属的および絶縁的性質を示す領域を特定することに焦点を当てた。
• 分析は、表面電子的相分離とバルク電子的／磁気的転移との相関に重点を置いた。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 La0.4Pr0.6)0.67Ca0.33MnO3膜表面における金属的および絶縁的ドメインの空間的分布はどのように変化するか？
• RQ2 温度サイクル中、表面電子的挙動は熱的ヒステリシスを示すか？
• RQ3 表面伝導度におけるヒステリシスは、バルク輸送および磁気的挙動で観察されたヒステリシスとどの程度類似しているか？
• RQ4 本マンガン酸スト系における表面電子的相分離とバルク相転移との関係は何か？

主な発見

• 導電性原子間力顕微鏡により、膜表面に金属的および絶縁的ドメインの非均一な分布が確認され、強い電子的相分離が示された。
• 表面電子的性質は、加熱および冷却サイクル中に熱的ヒステリシスを示し、異なる温度で明確な伝導度の変化が観察された。
• 表面伝導度における観察されたヒステリシスは、バルク輸送および磁化測定で観察された熱的ヒステリシスと非常に類似していた。
• 表面電子的不均一性とバルク相転移との相関は、表面現象が膜の固有の電子的挙動を反映している可能性を示唆している。
• 金属的および絶縁的領域が空間的に相関していることから、局所的電子的不安定性がマンガン酸ストの相挙動において重要な役割を果たしていると考えられる。
• 本結果は、表面c-AFMが複雑酸化物膜におけるナノスケールの電子的相分離を研究する有効なプローブであることを示している。