Development of high-performance nano-pillar type multiferroic materials utilizing ferroelectric nanoplate films

• Project/Area Number: 26289275
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Partial Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Material processing/Microstructural control engineering
• Research Institution: University of Hyogo
• Principal Investigator: KOBUNE MASAFUMI 兵庫県立大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90240960)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 菊池 丈幸 兵庫県立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50316048)
• Co-Investigator(Renkei-kenkyūsha): YONEDA Yasuhiro 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 研究主幹 (30343924)
• Research Collaborator: KUGIMIYA Takuya 兵庫県立大学, 大学院 ; UESHIMA Satoshi 兵庫県立大学, 大学院 ; KURIYAMA Tomoyuki 兵庫県立大学, 大学院
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥15,470,000 (Direct Cost: ¥11,900,000、Indirect Cost: ¥3,570,000); Fiscal Year 2016: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2015: ¥10,140,000 (Direct Cost: ¥7,800,000、Indirect Cost: ¥2,340,000); Fiscal Year 2014: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
• Keywords: マルチフェロイック材料 / 電気磁気効果 / マルチフェロイクス / マグネタイト / 磁性電極 / マイクロパターニング / 反応性イオンエッチング法 / 飽和磁化 / 保磁力 / 結晶・組織制御 / 交差相関性

Outline of Final Research Achievements

Highly a-axis oriented (Bi3.25Nd0.65Eu0.10)Ti3O12 (BNEuT) films were fabricated by high-temperature sputtering. Single-phase magnetite (Fe3O4) films were deposited on (200) BNEuT/(101) Nb:TiO2 substrates at 400-500℃ for 30-90 min by metalorganic chemical vapor deposition (MOCVD). Fe3O4 electrodes micropatterned using a reactive ion etching were fabricated after MOCVD, and the structural, magnetic, and ferroelectric properties for a sample with the structure Fe3O4/(200) BNEuT/(101) Nb:TiO2/Ti were investigated. It was thus demonstrated that the developed material had potential for use at room temperature as a multiferroic material with ferroelectricity and ferromagnetism.

Research Products

• [Journal Article] Magnetic and Structural Characteristics of Multiferroic Fe3O4/BNEuT Composite Thin Films Deposited by MOCVD (2016)
  • Author(s): M. Kobune, R. Furotani, S. Fujita, K. Kikuchi, T. Kikuchi, H. Fujisawa, M. Shimizu, and N. Fukumuro
  • Journal Title: Jpn. J. Appl. Phys. Volume: 55 Issue: 10S Pages: 10TA01-10TA01
  • DOI: 10.7567/jjap.55.10ta01
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Effects of Sputtering Gas Pressure on Physical Properties of Ferroelectric (Bi3.25Nd0.65Eu0.10)Ti3O12 Nanoplate Films (2015)
  • Author(s): M. Kobune, T. Kuriyama, R. Furotani, T. Kugimiya, S. Ueshima, T. Kikuchi, H. Fujisawa, S. Nakashima, M. Shimizu, and N. Fukumuro
  • Journal Title: Jpn. J. Appl. Phys. Volume: 54
  • NAID: 210000145762
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Effects of Deposition Temperature on Characteristics of Ferroelectric Sr2Bi4Ti5O18 Nanoplates Fabricated by RF Sputtering (2014)
  • Author(s): M. Kobune, S. Ueshima, Y. Kaneko, T. Kugimiya, T. Kuriyama, T. Kikuchi, H. Fujisawa, S. Nakashima, M. Shimizu, N. Fukumuro, and H. Matsuda
  • Journal Title: Jpn. J. Appl. Phys. Volume: 53
  • NAID: 210000144471
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] 強誘電体ナノプレートを利用したナノピラー型マルチフェロイック複合体の合成とその将来展望 (2017)
  • Author(s): 小舟正文
  • Organizer: 第12回圧電MEMS研究会
  • Place of Presentation: 大阪府立大学 I-siteなんば 2階 カンファレンスルーム C1(大阪府・大阪市)
  • Invited
• [Presentation] 磁歪/圧電複合型マルチフェロイック複合体薄膜の開発 (2016)
  • Author(s): 小舟正文, 菊池丈幸, 藤澤浩訓, 福室直樹
  • Organizer: 日本材料学会材料シンポジウムワークショップ
  • Place of Presentation: 京都テルサ(京都府・京都市)
  • Year and Date: 2016-10-11
• [Presentation] Effects of Deposition Conditions on Structural Characteristics of Multiferroic Fe3O4/BNEuT Composite Thin Films by MOCVD (2016)
  • Author(s): S. Fujita, M. Kobune, R. Furotani, T. Kikuchi, H. Fujisawa, M. Shimizu, N. Fukumuro, and S. Yae
  • Organizer: The 11th Japan-Korea Conference on Ferroelectrics (JKC-FE11)
  • Place of Presentation: Sungkyunkwan University (Seoul, Korea)
  • Year and Date: 2016-08-07
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Magnetic and Structural Characteristics of Multiferroic CoFe2O4/BNEuT Composite Thin Films by Non-Aqueous Sol-Gel process (2016)
  • Author(s): K. Kikuchi, M. Kobune, T. Kikuchi, N. Fukumuro, and S. Yae
  • Organizer: The 11th Japan-Korea Conference on Ferroelectrics (JKC-FE11)
  • Place of Presentation: Sungkyunkwan University (Seoul, Korea)
  • Year and Date: 2016-08-07
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] マルチフェロイックFe3O4/BNEuT 複合体薄膜の成長及び磁気・構造特性 (2016)
  • Author(s): 小舟正文，風呂谷亮佑，藤田智志，菊池一樹，栗山知侑，菊池丈幸，藤澤浩訓，清水 勝，福室直樹
  • Organizer: 第33回強誘電体応用会議
  • Place of Presentation: コープイン京都(京都府・京都市)
  • Year and Date: 2016-05-25
• [Presentation] MOCVD法によるマルチフェロイックFe3O4/BNEuT複合体薄膜の成長及び諸特性 (2016)
  • Author(s): 小舟正文, 栗山知侑, 風呂谷亮佑, 藤田智志, 菊池一樹, 菊池武幸, 藤澤浩訓, 清水勝, 福室直樹
  • Organizer: 2016年日本セラミックス協会年会
  • Place of Presentation: 早稲田大学西早稲田キャンパス(東京都・新宿区)
  • Year and Date: 2016-03-14
• [Presentation] 非水系ゾル-ゲルプロセスを用いた強誘電-強磁性複合体の作製 (2016)
  • Author(s): 菊池丈幸，濱邊景大，小舟正文
  • Organizer: 第11回日本セラミックス協会関西支部
  • Place of Presentation: 大阪大学中之島センター(大阪府・大阪市)
• [Presentation] MOCVD法を用いた磁歪/圧電複合型薄膜デバイスの作製 (2016)
  • Author(s): 藤田智志, 小舟正文, 風呂谷亮佑, 菊池丈幸, 藤澤浩訓, 清水勝
  • Organizer: 第11回日本セラミックス協会関西支部
  • Place of Presentation: 大阪大学中之島センター(大阪府・大阪市)
• [Presentation] 磁歪/圧電複合型薄膜の構造及び磁気特性 (2016)
  • Author(s): 風呂谷亮佑, 小舟正文, 菊池一樹, 藤田智志, 菊池丈幸
  • Organizer: 第11回日本セラミックス協会関西支部
  • Place of Presentation: 大阪大学中之島センター(大阪府・大阪市)
• [Presentation] エピタキシャル成長した強誘電体ナノプレート薄膜の物性に及ぼすスパッタガス圧の影響 (2015)
  • Author(s): 風呂谷亮佑, 小舟正文, 栗山知侑, 菊池一樹, 藤田智志, 菊池丈幸, 福室直樹, 藤澤浩訓, 中島誠二, 清水勝
  • Organizer: 第10回日本セラミックス協会関西支部学術講演会
  • Place of Presentation: 京都大学宇治おうばくプラザ(京都府・宇治市)
  • Year and Date: 2015-07-24
• [Presentation] Bi3.25Nd0.65Eu0.10Ti3O12 ナノプレートの構造および圧電性に及ぼすスパッタリングガス圧の影響 (2015)
  • Author(s): 栗山知侑, 小舟正文, 釘宮拓也, 上島慧史, 風呂谷亮佑, 西岡洋, 菊池丈幸, 藤澤浩訓, 中嶋誠二, 清水勝, 福室直樹
  • Organizer: 応用物理学会関西支部
  • Place of Presentation: イーグレひめじ(兵庫県・姫路市)
  • Year and Date: 2015-06-22
• [Presentation] (Bi3.25Nd0.65Eu0.10)Ti3O12ナノプレートの物性に及ぼすスパッタガス圧の影響 (2015)
  • Author(s): 栗山知侑, 小舟正文, 釘宮拓也, 上島慧史, 風呂谷亮佑, 西岡洋, 菊池丈幸, 藤澤浩訓, 中嶋誠二, 清水勝, 福室直樹
  • Organizer: 第32回強誘電体応用会議
  • Place of Presentation: コープイン京都(京都府・京都市)
  • Year and Date: 2015-05-20
• [Presentation] (Bi3.25Nd0.65Eu0.10)Ti3O12ナノプレートの諸特性に及ぼすスパッタガス圧の影響 (2015)
  • Author(s): 風呂谷亮佑, 小舟正文, 釘宮拓也, 上島慧史, 栗山知侑, 西岡洋, 菊池丈幸, 藤澤浩訓, 中嶋誠二, 清水勝, 福室直樹
  • Organizer: 2015年日本セラミックス協会年会
  • Place of Presentation: 岡山大学 津島キャンパス, 日本
  • Year and Date: 2015-03-18 – 2015-03-20
• [Presentation] (Bi3.25Nd0.65Eu0.1)Ti3O12ナノプレートの諸特性に及ぼすスパッタ圧力の影響 (2015)
  • Author(s): 風呂谷亮佑, 小舟正文, 釘宮拓也, 上島慧史, 栗山知侑, 西岡洋, 菊池丈幸
  • Organizer: 第3回環境エネルギー研究センターシンポジウム
  • Place of Presentation: 西播地域地場産業振興センター(じばさんびる, 9階, 901会議室), 姫路市, 日本
  • Year and Date: 2015-01-28
• [Presentation] 強誘電体ナノプレートの創製とそのマルチフェロイック応用 (2014)
  • Author(s): 小舟正文
  • Organizer: 化学工学会 姫路大会
  • Place of Presentation: 西播地域地場産業振興センター[じばさんびる, B会場 (601室)], 姫路市, 日本
  • Year and Date: 2014-12-08 – 2014-12-09
  • Invited
• [Presentation] Effects of Sputtering-Gas Pressure on Characteristics of Ferroelectric Sr2Bi4Ti5O18 Nanoplates (2014)
  • Author(s): T. Kuriyama, M. Kobune, S. Ueshima, T. Kugimiya, H. Nishioka, T. Kikuchi, H. Fujisawa, S. Nakashima, M. Shimizu, N. Fukumuro, and H. Matsuda
  • Organizer: The 10th Japan-Korea Conference on Ferroelectrics (JKC-FE10)
  • Place of Presentation: International Conference Center Hiroshima, Hiroshima, Japan
  • Year and Date: 2014-08-17 – 2014-08-20
• [Presentation] 高温スパッタ法により作製したSr2Bi4Ti5O18強誘電体ナノプレートの諸特性に及ぼす基板加熱温度の影響 (2014)
  • Author(s): 栗山知侑, 小舟正文, 上島慧史, 釘宮拓也, 西岡洋, 菊池丈幸, 福室直樹, 松田均
  • Organizer: 第9回日本セラミックス協会関西支部学術講演会
  • Place of Presentation: 大阪府立大学 学術交流館, 日本
  • Year and Date: 2014-07-25
• [Presentation] Sr2Bi4Ti5O18ナノプレート構造体の創製と特性評価 (2014)
  • Author(s): 上島慧史, 小舟正文, 金子勇作, 釘宮拓也, 栗山知侑, 西岡洋, 菊池丈幸, 藤澤浩訓, 中嶋誠二, 清水勝, 福室直樹, 松田均
  • Organizer: 第31回強誘電体応用会議
  • Place of Presentation: コープイン京都, 日本
  • Year and Date: 2014-05-28 – 2014-05-31