スピン誘起マルチフェロイック物質群における回転磁場による電気分極ドメイン制御

2016 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 15K05184
• Research Institution: Sophia University
• Principal Investigator: 桑原 英樹 上智大学, 理工学部, 教授 (90306986)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: マルチフェロイック物質 / 誘電体 / スピン / 電気分極ドメイン / 酸化物 / 相転移 / 磁場 / 電気磁気効果

Outline of Annual Research Achievements

本年度は昨年度に引き続き室温マルチフェロイック物質BiFeO3結晶の電気分極の磁場角度依存性測定を中心に行った。この試料を用い、c軸に垂直なXY平面に存在するスピン由来の電気分極ドメインの磁場印加方位依存性を精密に測定した。BiFeO3では3つの等価なサイクロイド型反強磁性伝播ベクトルQを持つ磁気ドメインが存在すると予想されており、各ドメイン内でc軸及びQベクトルと垂直なXY平面内に電気分極Pが発現すると考えられている。
今回の実験ではXY平面内で[100]方向を0と定義し、印加磁場角度を0～2πの範囲でπ/18毎に変化させ、y軸方向の電気分極Pyを精密に観測した。強誘電相転移及び反強磁性相転移温度が室温以上であることより、電気分極および磁気ドメインを完全に初期化（リセット）できないため、各印加磁場角度依存性測定の間にリセット印加磁場角としてπ/2の測定を挟むことで、Q2ドメインを安定化させてから各印加磁場角におけるPy測定を行った。　その結果、印加磁場角度xを変化させることで、Pyを周期的に制御することに成功した。Pyはcos2xに比例しπ周期の印加磁場角度依存性を示したが、Pyが負の最大値を示すと予想されたπ/3～2π/3, 4π/3～5π/3付近で、Pyは予想した値より小さな変化しか示さなかった。その理由として、毎回π/2でリセットを行っていたため測定前にQ2ドメインが安定化し、π/2からの小さな角度変化では測定時の変化が小さくなっていることに起因していると考えられる。
さらに上記BiFeO3試料の実験と平行して、さらに回転磁場下での電気分極制御を行なう新規物質群として、層状コバルト・マルチフェロイック物質A2CoM2O7（A=Ca,Sr,Ba, M=Si,Ge)結晶および新規マルチフェロイック物質CaBaCo4O7結晶に関して基礎データを測定した。

Current Status of Research Progress

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

Reason

当初予定していた年次計画に沿っておおむね順調に計画通り進展している。年次計画での中心テーマと並列に行った新規物質系への展開テーマもおおむね順調に進行しており、最終年度に向けて研究をまとめる予定である。

Strategy for Future Research Activity

おおむね当初の研究計画に沿って順調に研究が進展しているので、大きな研究計画の変更は行わず最終年度に向けてさらに研究を展開していく。

Causes of Carryover

予定していた装置メンテナンスを延期したため。

Expenditure Plan for Carryover Budget

延期した装置メンテナンスを行う以外、大きな使用計画の変更は無い。

Research Products

• [Int'l Joint Research] アウグスブルク大学物理学研究所(ドイツ)
  • Country Name: GERMANY
  • Counterpart Institution: アウグスブルク大学物理学研究所
• [Journal Article] Effects of Mn Substitution on the Thermoelectric Properties and Thermal Excitations of the Electron-doped Perovskite (2016)
  • Author(s): T. Okuda, H. Hata, T. Eto, S. Sobaru, R. Oda, H. Kaji, K. Nishina, H. Kuwahara, M. Nakamura, and R. Kajimoto
  • Journal Title: Journal of the Physical Society of Japan Volume: 85 Pages: 094717-1~6
  • DOI: 10.7566/JPSJ.85.094717
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] NMR study on the quasi one-dimensional quantum spin magnet with ladder structure (2016)
  • Author(s): S. Kobori, K. Matsui, H. Kuwahara, T. Goto, X. Zhang, Y. Nakano, S. Nishihara, K. Inoue, T. Sasaki
  • Journal Title: Hyperfine Interactions Volume: 237 Pages: 116-1~7
  • DOI: 10.1007/s10751-016-1329-y
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Cu3(Mo,W)2O9の磁化測定2 (2017)
  • Author(s): 江袋佑太, 阿部太亮, 小田涼佑, 桑原英樹, 黒江晴彦, 長谷正司, 岡邦彦, 伊藤利充, 永崎洋
  • Organizer: 日本物理学会 第72回年次大会
  • Place of Presentation: 大阪大学 豊中キャンパス
  • Year and Date: 2017-03-17 – 2017-03-20
• [Presentation] ペロブスカイト型Eu酸化物EuTi1-xAlxO3(0＜x＜1)の単結晶育成 (2017)
  • Author(s): 越川修人, 長瀬拓朗, 和田詠史, 小田涼佑, 野田正亮, 仁科康介, 梶原凌, 桑原英樹, 赤星大介, 齊藤敏明
  • Organizer: 日本物理学会 第72回年次大会
  • Place of Presentation: 大阪大学 豊中キャンパス
  • Year and Date: 2017-03-17 – 2017-03-20
• [Presentation] 擬一次元反強磁性体BaCo2Si2O7における29Si/59Co-NMR III (2017)
  • Author(s): 上杉涼, 赤木暢, 萩原政幸, 桑原英樹, 後藤貴行
  • Organizer: 日本物理学会 第72回年次大会
  • Place of Presentation: 大阪大学 豊中キャンパス
  • Year and Date: 2017-03-17 – 2017-03-20
• [Presentation] CaBaM4O7(M=Co,Fe)単結晶の磁気相転移に伴う電気磁気特性変化II (2017)
  • Author(s): 小田涼佑, 野田正亮, 江袋佑太, 野田泰輝, 赤木暢, 黒江晴彦, 桑原英樹
  • Organizer: 日本物理学会 第72回年次大会
  • Place of Presentation: 大阪大学 豊中キャンパス
  • Year and Date: 2017-03-17 – 2017-03-20
• [Presentation] RBaMn2O6(R = Pr, Nd, Sm)の酸素欠損が物性に与える効果 (2017)
  • Author(s): 谷川統久, 高田寛己, 保利美幸, 和田詠史, 小田涼佑, 野田正亮, 桑原英樹, 赤星大介, 齊藤敏明
  • Organizer: 日本物理学会 第72回年次大会
  • Place of Presentation: 大阪大学 豊中キャンパス
  • Year and Date: 2017-03-17 – 2017-03-20
• [Presentation] ぺロブスカイト型マンガン酸化物Nd1-xSrxMnO3 におけるMn 2p内殻光電子スペクトル線二色性の観測 (2017)
  • Author(s): 服部竜大, 藤原秀紀, 永井浩大, 藤岡修平, 金井惟奈, 山神光平, 木須孝幸, 東谷篤志, 山崎篤志, 門野利治, 今田真, 播木敦, 魚住孝幸, 玉作賢治, 矢橋牧名, 石川哲也, 桑原英樹, 関山明
  • Organizer: 日本物理学会 第72回年次大会
  • Place of Presentation: 大阪大学 豊中キャンパス
  • Year and Date: 2017-03-17 – 2017-03-20
• [Presentation] Mn置換した電子ドープSrTiO3のショットキー比熱 (2017)
  • Author(s): 奥田哲治, 江藤貴弘, 畑博人, 草原彰吾, 小田涼佑, 野田正亮, 桑原英樹
  • Organizer: 日本物理学会 第72回年次大会
  • Place of Presentation: 大阪大学 豊中キャンパス
  • Year and Date: 2017-03-17 – 2017-03-20
• [Presentation] CaBaM4O7(M=Co,Fe)単結晶の磁気相転移に伴う電気磁気特性変化 (2016)
  • Author(s): 小田涼佑, 梶創揮, 赤木暢, 黒江晴彦, 桑原英樹
  • Organizer: 日本物理学会 2016年秋季大会
  • Place of Presentation: 金沢大学 角間キャンパス
  • Year and Date: 2016-09-13 – 2016-09-16
• [Presentation] 強磁場下におけるBa2CuGe2O7の電気磁気効果 (2016)
  • Author(s): 徳永将史, 佐藤由昌, 赤木暢A, 三宅厚志, 萩原政幸, 桑原英樹
  • Organizer: 日本物理学会 2016年秋季大会
  • Place of Presentation: 金沢大学 角間キャンパス
  • Year and Date: 2016-09-13 – 2016-09-16
• [Presentation] ペロブスカイト型Eu酸化物EuTi1-xAlxO3(0＜x＜1)における電気磁気特性 (2016)
  • Author(s): 越川修人, 長瀬拓朗, 和田詠史, 仁科康佑, 梶原凌, 桑原英樹, 赤星大介, 齊藤敏明
  • Organizer: 日本物理学会 2016年秋季大会
  • Place of Presentation: 金沢大学 角間キャンパス
  • Year and Date: 2016-09-13 – 2016-09-16
• [Presentation] 度分解光電子分光による層状Mn酸化物の電子構造と電子相の研究 (2016)
  • Author(s): 岡村直哉, 大川万里生, 小野寛太, 桑原英樹, 齋藤智彦
  • Organizer: 日本物理学会 2016年秋季大会
  • Place of Presentation: 金沢大学 角間キャンパス
  • Year and Date: 2016-09-13 – 2016-09-16
• [Presentation] 秩序型RBaMn2O6(R = 希土類)のAサイトのわずかな乱れが物性に与える効果 (2016)
  • Author(s): 谷川統久, 高田寛己, 保利美幸, 和田詠史, 小田涼佑, 桑原英樹, 赤星大介, 齊藤敏明
  • Organizer: 日本物理学会 2016年秋季大会
  • Place of Presentation: 金沢大学 角間キャンパス
  • Year and Date: 2016-09-13 – 2016-09-16
• [Presentation] 擬一次元反強磁性体BaCo2Si2O7における29Si/59Co-NMR II (2016)
  • Author(s): 上杉涼, 赤木暢, 萩原政幸, 桑原英樹, 後藤貴行
  • Organizer: 日本物理学会 2016年秋季大会
  • Place of Presentation: 金沢大学 角間キャンパス
  • Year and Date: 2016-09-13 – 2016-09-16