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2016 Fiscal Year Annual Research Report

Design of perpendicularly magnetized multiferroic

Research Project

Project/Area Number 15H02292
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

伊藤 満  東京工業大学, 科学技術創成研究院, 教授 (30151541)

Project Period (FY) 2015-04-01 – 2018-03-31
Keywordsマルチフェロイックス / 強誘電性 / フェリ磁性 / 電圧磁化制御 / 薄膜 / PLD
Outline of Annual Research Achievements

均一系の研究では,k-Al2O3型酸化物およびYMnO3型酸化物を中心にして薄膜合成を行い強誘電性と磁性を評価した.k-Al2O3型酸化物ではAxFe2-xO3のうちA=Al, Ga, Fe, Rh, Sc, Inの薄膜合成を行った.A=Al系では0<x<1.75までの範囲で固溶体薄膜を得ることに成功した.組成変化に伴って,TNは連続的に減少するが,飽和磁化はx~1不均で極大を示す事が確認され,これが4つのカチオンサイトのうちAlが占有するサイトに依存することが判明した.A=Ga系ではリークが大きいものの,広い組成域で固溶体が形成し,TN付近での磁気抵抗の異常,基板の種類と方位を変化させることにより結晶の方位を変化させる事が可能なことを確認した.A=Fe系では室温で強誘電性を確認する事ができた.A=Rh系では抗磁界が一連の系では一番大きいことを確認した.A=Sc系ではk-Al2O3型のみならず,基板の種類を変化させることにより5つの構造が出現し,このうち,強誘電相はk-Al2O3型とYMnO3型であることが判明した.ScFeO3に関しては室温でリークが少なく強誘電性が測定しやすいことを確認した.A=In系ではSc系と同様に室温でリークが少なく強誘電性が測定しやすいことを確認した.また,AサイトにGaとScあるいはInを共置換することで,リークが少なく,磁化が大きい薄膜を得ることとができることを確認し,置換元素が選択的に特定のサイトを置換することが検証された.また,TEMによる組織観察も行っており,第1原理計算の結果と組み合わせて組織,電子構造,フォノン構造,磁気的相互作用の観点から物質設計をおこなうことで室温におけるマルチフェロイック特性を実現するための戦略を調えた.ヘテロ系で磁性体膜の分極反転を最大限大きくするためにBaTiO3薄膜を堆積し面内配向する膜の作製に成功した.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本年度は,室温マルチフェロイック特性確認のため,物質系開拓を重点的に行った.その結果,従来のマルチフェロイックスが電気的リークが大きいため室温で動作させにくいという欠点を克服するため,元素置換を系統的に行い,これを従来のバルクあるいはナノ粒子の研究と組み合わせることにより結晶化学的観点から直感ではなく科学的現象を説明しながら,リーク特性を改善しながら,磁化も最大限大きくすることに成功した.従来は,BiFeO3に限られてきた室温動作型マルチフェロイックの研究が大きく前進することになるという意味で‘順調に進展している’という判断を下した.

Strategy for Future Research Activity

前年度までの結果を踏まえ,均一系マルチフェロイックスのk-Al2O3系,YMnO3系のマルチフェロイック特性を調べ,さらにヘテロ系に関しても同様な測定を実施する予定である.概ね申請時の研究計画に準じて実験を遂行する予定である.

  • Research Products

    (24 results)

All 2017 2016

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results,  Acknowledgement Compliant: 4 results) Presentation (19 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 3 results)

  • [Journal Article] Effect of Ni Coupling on the Photoluminescence Property and Photocatalytic Activity of ZnO Nanorods2016

    • Author(s)
      Myo Thuya Thein, Swee-Yong Pung, Azizan Aziz, and Mitsuru Itoh
    • Journal Title

      Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers

      Volume: 61 Pages: 156 165

    • DOI

      dx.doi.org/10.1016/j.jtice.2015.11.024

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Crystal Isomers of ScFeO32016

    • Author(s)
      Yosuke Hamasaki, Takao Shimizu, Shintaro Yasui, Tomoyasu Taniyama, Osami Sakata, and Mitsuru Itoh
    • Journal Title

      Crystal Growth & Design

      Volume: 16 Pages: 5214 5222

    • DOI

      10.1021/acs.cgd.6b00770

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Mechanism of Polarization Switching in Wurtzite-Structured Zinc Oxide Thin Films2016

    • Author(s)
      Ayako Konishi, Takafumi Ogawa, Craig A. J. Fisher, Akihide Kuwabara, Takao Shimizu, Shintaro Yasui, Mitsuru Itoh, and Hiroki Moriwake
    • Journal Title

      Applied Physics Letters

      Volume: 109 Pages: 102903 1-4

    • DOI

      dx.doi.org/10.1063/1.4962440

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Evidence of Ferroelectricity in Ferrimagnetic k-Al2O3-type In0.25Fe1.75O3 Films2016

    • Author(s)
      Yosuke Hamasaki, Takao Shimizu, Shintaro Yasui, Tomoyasu Taniyama, Mitsuru Itoh
    • Journal Title

      Applied Physics Letters

      Volume: 109 Pages: 162901 1-4

    • DOI

      dx.doi.org/10.1063/1.4964826

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] 非ペロブスカイト型酸化物強誘電体開発2016

    • Author(s)
      伊藤 満, 濵嵜 容丞, 安井 伸太郎
    • Journal Title

      セラミックス

      Volume: 51 Pages: 661 665

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 垂直磁化異方性を有する強磁性薄膜におけるスピン波伝播2017

    • Author(s)
      宮内 拓也, 宇佐見 喬政, 伊藤 満, 谷山 智康
    • Organizer
      日本物理学会第72回年次大会
    • Place of Presentation
      大阪
    • Year and Date
      2017-03-17 – 2017-03-20
  • [Presentation] 強磁性Py/反強磁性FeRh/強磁性Py接合におけるスピン波の伝播特性2017

    • Author(s)
      宇佐見 喬政, 伊藤 満, 谷山 智康
    • Organizer
      日本物理学会第72回年次大会
    • Place of Presentation
      大阪
    • Year and Date
      2017-03-17 – 2017-03-20
  • [Presentation] k-Al2O3型(A,Fe)2O3(A=Al,Ga,Fe,Sc,Rh,In)酸化物の強誘電性と磁性2017

    • Author(s)
      伊藤 満, 濵嵜 容丞, 片山 司, 越阪部 拓也, 安井 伸太郎, 谷山 智康
    • Organizer
      日本物理学会第72回年次大会
    • Place of Presentation
      大阪
    • Year and Date
      2017-03-17 – 2017-03-20
  • [Presentation] k-Al2O3型(A,Fe)2O3 (A=Al, Ga, Fe, Rh, Sc, In)薄膜の磁性と強誘電性2017

    • Author(s)
      伊藤 満, 濵嵜 容丞, 片山 司, 安井 伸太郎, 谷山 智康
    • Organizer
      日本化学会第97春季年会
    • Place of Presentation
      横浜
    • Year and Date
      2017-03-16 – 2017-03-19
  • [Presentation] 面内強誘電分極を有するエピタキシャルBaTiO3薄膜の格子定数の温度依存性2017

    • Author(s)
      小松 克伊, 鈴木 一平, 青木 巧, 濵嵜 容丞, 安井 伸太郎, 伊藤 満, 谷山 智康
    • Organizer
      第64回応用物理学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      横浜
    • Year and Date
      2017-03-14 – 2017-03-18
  • [Presentation] 元素置換サイト設計による室温マルチフェロイックGaFeO3型酸化物薄膜の磁気誘電特性制御2017

    • Author(s)
      片山 司, 安井 伸太郎, 濵嵜 容丞, 越阪部 拓也, 伊藤 満
    • Organizer
      第64回応用物理学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      横浜
    • Year and Date
      2017-03-14 – 2017-03-18
  • [Presentation] Oxide Isomers: Phase Control of Oxide Thin Films by PLD2016

    • Author(s)
      Mitsuru Itoh
    • Organizer
      International Mini-workshop on "Novel Materials Research" (Shanghai
    • Place of Presentation
      Shanghai
    • Year and Date
      2016-12-12 – 2016-12-12
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Ferroelectricity and Ferrimagnetism in k-Al2O3-type (A, Fe)O3 (A=Al, Ga, Fe, Sc, and In)2016

    • Author(s)
      Mitsuru Itoh, Yosuke Hamasaki, Ayako Konishi, Hiroki Moriwake, Shintaro Yasui, Tsukasa Katayama, and Tomoyasu Taniyama
    • Organizer
      nternational Conference on Technologically Advanced Materials & Asian Meeting on Ferroelectricity (ICTAM-AMF10)
    • Place of Presentation
      Dehli, Insia
    • Year and Date
      2016-11-07 – 2016-11-11
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 超臨界水熱合成法によって作製されたSrTi18O3ナノ結晶の広帯域光散乱分光2016

    • Author(s)
      橋口 馨, 武貞 正樹, 伯田 幸也, 高島 浩, 伊藤 満
    • Organizer
      日本物理学会2016年秋季大会
    • Place of Presentation
      金沢大
    • Year and Date
      2016-09-13 – 2016-09-16
  • [Presentation] 越阪部 拓也, 濵嵜 容丞, 片山 司, 安井 伸太郎, 谷山 智康, 伊藤 満2016

    • Author(s)
      e-Fe2O3薄膜の構造と磁気特性へのRh置換効果
    • Organizer
      第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • Place of Presentation
      朱鷺メッセ
    • Year and Date
      2016-09-13 – 2016-09-16
  • [Presentation] マルチフェロイックヘテロ構造のための面内強誘電分極エピタキシャルBaTiO3薄膜2016

    • Author(s)
      小松 克伊, 鈴木 一平, 青木 巧, 濵嵜 容丞, 伊藤 満, 谷山 智康
    • Organizer
      第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • Place of Presentation
      朱鷺メッセ
    • Year and Date
      2016-09-13 – 2016-09-16
  • [Presentation] マルチフェロイックGaxFe2-xO3薄膜の磁気誘電特性2016

    • Author(s)
      片山 司, 濵嵜 容丞, 安井 伸太郎, 伊藤 満
    • Organizer
      第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • Place of Presentation
      朱鷺メッセ
    • Year and Date
      2016-09-13 – 2016-09-16
  • [Presentation] エピタキシャルBaTiO3/LiCoO2薄膜の界面状態と正極特性2016

    • Author(s)
      安原 颯, 茶島 圭介, 寺西 貴志, 勝矢 良雄, 坂田 修身, 安井 伸太郎, 谷山 智康, 伊藤 満
    • Organizer
      第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • Place of Presentation
      朱鷺メッセ
    • Year and Date
      2016-09-13 – 2016-09-16
  • [Presentation] Y3CaO6:Eu3+赤色残光体における共添加元素の効果2016

    • Author(s)
      太宰 卓朗, 安井 伸太郎, 谷山 智康, 伊藤 満
    • Organizer
      第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • Place of Presentation
      朱鷺メッセ
    • Year and Date
      2016-09-13 – 2016-09-16
  • [Presentation] 四面体型強誘電体薄膜の作製と分極反転の可能性2016

    • Author(s)
      安井 伸太郎, 高橋 竜太, リップマー ミック, 小西 綾子, 森分 博紀, 伊藤 満
    • Organizer
      日本セラミックス協会第29回秋季シンポジウム
    • Place of Presentation
      広島大
    • Year and Date
      2016-09-07 – 2016-09-09
  • [Presentation] BaTiO3-LiCoO2ナノ積層正極膜における高出力特性2016

    • Author(s)
      茶島 圭介, 寺西 貴志, 林 秀考, 岸本 昭, 安原 颯, 安井 伸太郎, 伊藤 満
    • Organizer
      日本セラミックス協会第29回秋季シンポジウム
    • Place of Presentation
      広島大
    • Year and Date
      2016-09-07 – 2016-09-09
  • [Presentation] Oxide Isomers: Phase Control of Oxide Thin Films by PLD2016

    • Author(s)
      Mitsuru Itoh
    • Organizer
      EMN Collaborative Conference on Crystal Growth
    • Place of Presentation
      San Sevastian
    • Year and Date
      2016-09-04 – 2016-09-08
  • [Presentation] k-Al2O3型構造強誘電体の作製2016

    • Author(s)
      安井 伸太郎, 濵嵜 容丞, 伊藤 満, 小西 綾子, 森分 博紀, 白石 貴久, 木口 賢紀
    • Organizer
      「学際・国際的高度人材育成ライフイノベーションマテリアル創製 共同研究プロジェクト」(六研連携プロジェクト)キックオフ公開討論会
    • Place of Presentation
      名古屋
    • Year and Date
      2016-07-08 – 2016-07-08
  • [Presentation] 準安定ABO3の相制御と電気・磁気特性2016

    • Author(s)
      伊藤 満
    • Organizer
      東大物性研究所短期研究会「第1回固体化学フォーラム研究会:固体物質・材料研究の現在と未来」 (柏市・東大)
    • Place of Presentation
      東京大学物性研究所
    • Year and Date
      2016-06-15 – 2016-06-15
    • Invited

URL: 

Published: 2018-01-16  

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