Development of conductive ferromagnetic oxide nanosheets and pioneering of printable spintronics
| Project/Area Number |
22KJ3113
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| Project/Area Number (Other) |
22J00763 (2022)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2023)
Single-year Grants (2022) |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 28030:Nanomaterials-related
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
林 兼輔 国立研究開発法人物質・材料研究機構, ナノアーキテクトニクス材料研究センター, 特別研究員(PD)
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| Project Period (FY) |
2023-03-08 – 2024-03-31
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| Project Status |
Discontinued (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | プリンタブルスピントロニクス / 酸化物ナノシート / ナノ酸化物複合材料 / ナノ複合材料 / マルチフェロイック / ガーネット酸化物 |
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| Outline of Research at the Start |
グラフェンのように原子数個分の厚みをもつ二次元材料は“ナノシート”と呼ばれており、ナノシートの中には導電性、光学特性、磁性、誘電性などを示すものが存在する。酸化物ナノシートは特定の場所に均一に敷き詰めたり、一層ずつ積層したりと基板上にプリントするようなデザインを作ることが可能である。本研究では室温強磁性を示す導電性酸化物ナノシートの開発や、酸化物ナノシートをシードレイヤーに用いた磁気デバイス開発を行い、従来のスピントロニクス研究の延長線上にはない、プリンタブルスピントロニクスという新たな研究分野を創生することを目指している。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では導電性のRuO2ナノシートにCoをドープすることで室温強磁性を示す導電性ナノシートを開発し、それらを用いて従来のスピントロニクス研究の延長線上にはない、プリンタブルスピントロニクスという新たな研究分野を創生することを目指している。また、プリンタブルスピントロニクスを絶縁体のスピントロニクスまで拡張するべく、「Ca2Nb3O10(CNO)ナノシートを用いたガーネット-ペロブスカイト複合材料の作製とそのマルチフェロイック特性の研究」をアメリカ合衆国のMITにて行い、大きな成果を上げたため、そちらを中心に報告する。
ガーネット基板であるGd3Ga5O12(GGG)の基板上に、ペロブスカイト構造をもつCNOナノシートを散布し、その基板上にBi3Fe5O12(BIG)を蒸着することで、GGGの表面上にはガーネット相であるBIGを、CNOの表面上にはペロブスカイト相であるFe-rich BiFeO3をエピタキシャル成長させ、ガーネット-ペロブスカイト複合材料が作製された。この複合材料のマルチフェロイック特性の測定するために、10umの間隔を持つAu/Ti電極を電子線リソグラフィー(EBL)により複合材料表面に作製し、電極間の磁気特性を極カー効果により測定した。極カー効果により得られた面直方向の磁気ヒステリシスループは印加電圧の上昇と共に残留磁化が減少し、電圧印加により磁気異方性が変化することが確認され、ガーネット-ペロブスカイト複合材料はマルチフェロイック特性を持つことが示された。
上記の内容に加え、EBLによりGGG基板上にレジストのパターンを作製し、CNOナノシートが付着(プリント)する位置を制御することで、任意の位置にペロブスカイト構造をもつ複合材材料を作製できることも実証し、プリンタブルスピントロニクスを絶縁体のスピントロニクスまで拡張できることを示した。
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Report
(2 results)
Research Products
(8 results)
