チタン酸バリウム構造を含む新規積層結晶構造を用いた磁気トンネル接合材料の創成
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21K04862
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 29010:Applied physical properties-related
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| Research Institution | Saitama University |
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Principal Investigator |
神島 謙二 埼玉大学, 理工学研究科, 准教授 (20321747)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2023: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
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| Keywords | 結晶工学 / 応用物性 / フェライト |
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| Outline of Research at the Start |
本研究は、ハーフメタルであるマグネタイト層およびナノ絶縁障壁として働くチタン酸バリウム層を組み合わせた磁気トンネル接合を、新規積層構造フェライト結晶内に実現することを目的とする。磁気トンネル接合構造そのものを内包する新規積層構造フェライトを作製すれば、低コストかつ再現性の良いスピントロニクス材料として利用できる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
二価鉄を導入した積層構造18H型六方晶フェライトの作製を試みた。試料の組成、焼成温度、および封入管内圧をコントロールすることにより、積層結晶構造単相の生成条件を探索し、その生成相図を作成した。また、単結晶育成を試みた。
単結晶育成にあたり、BaCO3,α-Fe2O3,ZnO,TiO2,Fe3O4を秤量、混合した。そこにフラックスとしてBaB2O4 を加えるため、BaCO3 、B2O3 を18H型フェライト組成に対し50 mol% となるよう混合後試料に加え、さらに混合した。フラックスを加えた試料を白金るつぼに入れ、管状炉中に配置し、炉内の真空引きを 50 Pa まで行った。真空引きを行いながら1170°C または1200°C まで 200°C/h で昇温し、5-10 h. 維持した。その後、BaB2O4 の融点である1105°C 以下まで0.5-5.0°C/h で徐冷し、徐冷終了温度から室温までは200°C/h で冷却した。このようにして得られた試料を希硝酸に浸して、ホットスターラーで加熱し、フラックスを除去した。フラックス除去により得られた単結晶を光学顕微鏡およびSEMで観察した。
各温度条件により結晶成長が異なったものの、そのうちの１つの単結晶は最大で1 mm ほどまで薄板状に成長した。この薄板状単結晶の面に対するXRD パターンからは、18H 型六方晶フェライトの (00l) 面を指すピークのみが得られ、成長した結晶が18H 型六方晶フェライトであることと、この結晶がc 面方向に大きく成長していることがわかった。ただし、得られた薄板状結晶はピンセットでつまむと崩れるほど脆かったため、抵抗測定には至らなかった。
また、鉄酸化物探索の過程で、化学量論組成から大きく外れたところでカルシウムを含むW型フェライトの作製が可能であることを見出した。このカルシウム系W型フェライトの組成最適化により、最高130 emu/g以上の磁化を発現した。このような物質探索は、新材料開発研究の礎石となるものであり、重要なものである。
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Report
(3 results)
Research Products
(17 results)
