高圧下で自立薄膜を研究する手法を開発(Researchers Develop Method to Study Freestanding Thin Films Under High Pressure)

2026-10-08 合肥物質科学研究院(HFIPS)

中国科学院合肥物質科学研究院のHAO Lin教授らの研究チームは、高圧環境下で自立型薄膜の電気輸送特性を測定する手法を開発した。薄膜は通常、基板に支持されており、外部からの圧力を効果的に加えることが難しい。一方、基板を除去した自立型薄膜は機械的に脆弱で、電極の接続や高圧下での電気測定にも課題があった。研究チームは、薄膜の保護・剥離技術、ナノスケール電極の作製技術、高圧下での電気輸送測定技術を組み合わせ、この課題を解決した。磁性イリジウム酸化物SrIrO₃を用いた実験では、三次元薄膜が加圧に伴い半金属から絶縁体を経て金属へ転移する一方、二次元薄膜は高圧下でも絶縁性を維持することを確認した。この結果は、結晶の次元性が薄膜材料の圧力応答と電子状態を大きく左右することを示す。本手法は、超伝導体を含む多様な薄膜材料の極限環境下における物性研究への応用が期待される。

高圧下で自立薄膜を研究する手法を開発(Researchers Develop Method to Study Freestanding Thin Films Under High Pressure)
(a) In bulk materials, dimensionality is fixed by the crystal structure, whereas thin films allow flexible tuning of dimensionality through epitaxial growth. (b) Flowchart of the high-pressure strategy for freestanding films. (Image by CHEN Jingxin)

<関連情報>

多次元にわたる自立型イリジウム酸化物における電気伝導の高圧チューニング High-pressure tuning of electrical transport in freestanding iridates across dimensions

Jingxin Chen, Xiang Huang, Zhihan Qiao, Yuqiang Liu, Jiao Li, Yuxiang Gao, Jiahao Xu, Haiyang Zhang, Deyang Li, Enyang Men, Hangtian Wang, Han Zhang, Jianyu Xie, Guolin Zheng, Yizhou Liu, Ning Hao, Xiaoping Yang, Mingliang Tian, Qun Niu & Lin Hao
Science China Physics,Mechanics & Astronomy  Published:23 September 2026
DOI:https://doi.org/10.1007/s11433-026-3115-4

Abstract

Flexible control of crystalline dimensionality and pressure is highly desirable for discovering emergent phenomena but has rarely been achieved within a single oxide. Here we develop a high-pressure strategy that enables pressure to be applied to most freestanding oxide thin films. Using this approach, we uncover a pressure-driven semimetal-insulator-metal transition in three-dimensional iridates and a pressure-robust insulating state in the two-dimensional limit. First-principles calculations reveal that the contrasting pressure responses arise from fundamentally different pressure evolutions of the effective electron correlation. While the correlation strength decreases systematically with pressure in two dimensions, it evolves nonmonotonically in three dimensions, first increasing and then decreasing under compression. Our work opens new opportunities to explore dimensionality effects in the pressure response of quantum materials.

0403電子応用
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