【研究分野】無機材料・物性

【研究領域課題番号】15H02292 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

強誘電性 / 強磁性 / フェリ磁性 / 薄膜 / 電圧制御 / マルチフェロイック / マルチフェロイックス / k-アルミナ / 結晶ドメイン / 磁性 / 垂直磁化 / 電圧磁化制御 / PLD / 先端機能デバイス / セラミックス / 電子・電気材料

【研究成果の概要】

本研究では、垂直磁化した磁性体あるいはマルチフェロイック薄膜に電場を印加して、磁化反転を行うための、材料とデバイス構造を最適化するための基礎的知見を得ることを目的として、一連の実験を行った。κアルミナ型、YMnO3型マルチフェロイック材料に関してはドメイン構造、磁化特性、および室温での強誘電性に着目して材料探索を目的として薄膜合成をおこない、マルチフェロイック特性を調べた。強磁性体金属ー強誘電体ヘテロ構造も作製して電場による磁化制御を行った。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2015-04-01 - 2018-03-31

【配分額】44,720千円 (直接経費: 34,400千円、間接経費: 10,320千円)

【研究分野】応用物性・結晶工学

【研究領域課題番号】24560007 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

マルチフェロイック / 第1原理計算 / BiFeO3 / 強誘電性 / 強磁性 / 薄膜 / PLD

【研究成果の概要】

本課 題は、強誘電性と強磁性を共有しかつ相互作用する結晶についての研究である。(i)強誘電性は永 久電気双極子、つまり正と負に帯電した結晶内原子の電荷中心が場所的にずれて存在することで生じ、また(ii)強磁性は、結 晶内原子に局在する電子のスピンの磁気双極子が互いに打ち消し合わずに一定の方向に揃うことによって生じる。我々はBiFeO3系材料に注目 し、電気分極に直接関係する単位格子内原子配位を、磁気分極を発現するFeの電子殻軌道 のつめ方を変えて、調べた。理論計算の結果、いくつかの新しい結晶対称性が作製条件をうまく選べば、室温で強誘電性と強磁性を同時に 存在し相互作用もあることがわかった。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2012-04-01 - 2015-03-31

【配分額】4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)

【研究分野】電子・電気材料工学

【研究領域課題番号】21360150 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

強誘電体 / 強磁性体 / マルチフェロイック / 薄膜 / レーザアブレーション / 磁場 / 強誘電性 / 強磁性 / 物性実験 / 電子・電気材料 / 結晶成長 / 磁性 / 誘電物性

【研究成果の概要】

マルチッフェロイックBiFeO_3は室温で大きな誘電ヒステリシス持つが、反強磁性のため磁化ヒステリシスは小さく、磁気電気効果も非常に小さい。そこで、BiFeO_3やFeを金属Mで置換したBiFe_<1-x> M_xO_3を磁場印加してレーザアブレーションにより薄膜化したり、磁場下での熱処理により、強誘電性を保ちつつ、異種元素のスピンを反平行整列、欠陥生成や微小組織構造により、磁性を大きくして、磁気電気効果の増大を図る。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2009 - 2011

【配分額】18,590千円 (直接経費: 14,300千円、間接経費: 4,290千円)