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Fabrication of room-temperature multiferroic materials by rare-earth iron oxide system with triangular lattices

Research Project

Project/Area Number 18H02057
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 36010:Inorganic compounds and inorganic materials chemistry-related
Research InstitutionOkayama University

Principal Investigator

FUJII Tatsuo  岡山大学, 自然科学学域, 教授 (10222259)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 池田 直  岡山大学, 自然科学学域, 教授 (00222894)
狩野 旬  岡山大学, 自然科学学域, 准教授 (50375408)
Project Period (FY) 2018-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥17,550,000 (Direct Cost: ¥13,500,000、Indirect Cost: ¥4,050,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2018: ¥10,140,000 (Direct Cost: ¥7,800,000、Indirect Cost: ¥2,340,000)
Keywords希土類鉄酸化物 / エピタキシャル薄膜 / マルチフェロイック / スパッタ法 / マルチフェロイックス / 第二高調波発生 / 双晶構造 / 室温マルチフェロイックス / SHG / 磁気交換結合 / エピタキシャル多層膜 / フェリ磁性 / 磁気交換相互作用
Outline of Final Research Achievements

RFe2O4 is expected as a next-generation multiferroic material. We attempted to synthesize its single-crystalline film by the sputtering method. As a result, the in-plane orientation of the RFe2O4 layer on the sapphire substrate rotates 30 ° depending on the presence of the Fe3O4 buffer layer. When Fe3O4 and RFe2O4 are laminated to form a multilayer film, the in-plane orientation also depends on their stacking order. In addition, when using the YSZ single crystal substrate, we succeeded in obtaining an RFe2O4 thin film that does not have twin domains and is almost completely composed of single domains.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

希土類鉄酸化物RFe2O4は、BaTiO3に代表される通常の強誘電体とは異なり、Fe2+/Fe3+の電荷秩序化に由来する特異な強誘電体であり、電子の自由度に起因した新しいタイプのマルチフェロイック物質と考えられている。本研究では、そのような特徴を持ったRFe2O4を電子デバイスとして活用すべく、その第一歩として、良質な単結晶状薄膜の合成を試み、世界最高水準となる優れた結晶性を持ったRFe2O4薄膜の合成に成功した。

Report

(5 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • Research Products

    (11 results)

All 2022 2021 2020 2019 2018

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (9 results) (of which Invited: 1 results)

  • [Journal Article] 三角格子系希土類鉄酸化物におけるエピタキシャル薄膜の面内配向制御2022

    • Author(s)
      藤井達生
    • Journal Title

      C&I Commun

      Volume: 47 Pages: 14-16

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Journal Article] Single domain growth and charge ordering of epitaxial YbFe<sub>2</sub>O<sub>4</sub> films2021

    • Author(s)
      Sakagami Takumi、Ota Reika、Kano Jun、Ikeda Naoshi、Fujii Tatsuo
    • Journal Title

      CrystEngComm

      Volume: 23 Issue: 35 Pages: 6163-6170

    • DOI

      10.1039/d1ce00834j

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] YSZ単結晶基板上における YbFe2O4エピタキシャル薄膜の面内配向制御2021

    • Author(s)
      小笠原 史織 ,大田 怜佳 ,阪上 拓巳 ,狩野 旬 ,池田 直 ,藤井 達生
    • Organizer
      粉体粉末冶金協会 2 0 2 1 年度春季大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] エピタキシャル YbFe2O4膜の構造と磁気転移温度との関係2021

    • Author(s)
      野崎 真由 ,大田 怜佳 ,阪上 拓巳 ,狩野 旬 ,池田 直 ,藤井 達生
    • Organizer
      粉体粉末冶金協会 2 0 2 1 年度春季大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] エピタキシャル YbFe2O4薄膜のドメイン構造制御と磁気特性2021

    • Author(s)
      野崎 真由 ,阪上 拓巳 ,狩野 旬 ,池田 直 ,藤井 達生
    • Organizer
      粉体粉末冶金協会 2 0 2 1 年度秋季大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 液相法によるAl置換YbFe2O4の合成2020

    • Author(s)
      吉木幸宏、阪上拓巳、伊藤亮介、中西真、藤井達生、池田直
    • Organizer
      第58回セラミックス基礎科学討論会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] スパッタ法によるYbFe2O4/Fe3O4多層膜の作製と磁気特性2019

    • Author(s)
      阪上 拓巳、西村 和泰、中西 真、狩野 旬、池田 直、藤井 達生
    • Organizer
      粉体粉末冶金協会2019年度秋季大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] スパッタ法によるYbFe2O4/Fe3O4多層膜作製と配向制御2019

    • Author(s)
      西村和泰, 中西真, 狩野旬, 藤井達生, 池田直
    • Organizer
      日本セラミックス協会2019年年会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Epitaxial YbFe2O4 thin films on Fe3O4 buffer layers by reactive sputtering technique2018

    • Author(s)
      H. Nakahata, K. Nishimura, N. Ikeda, and T. Fujii
    • Organizer
      第28回日本MRS年次大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] The thin film of YbFe2O4 on SiC substrate by RF magnetron sputtering2018

    • Author(s)
      R. Itoshima, K. Kawai, K. Nishimura, M. Nakanishi, J. Kano, T. Fujii and N. Ikeda
    • Organizer
      第28回日本MRS年次大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] スパッタ法によるSiC基板上へのエピタキシャルYbFe2O4薄膜の作製2018

    • Author(s)
      河井一成, 糸島遼, 中西真, 狩野旬, 池田直, 藤井達生
    • Organizer
      粉体粉末冶金協会平成30年秋季大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report

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Published: 2018-04-23   Modified: 2023-01-30  

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