2018 Fiscal Year Annual Research Report
Synthesis and characterization of multiferroic thin films with perpendicular magnetic anisotropy
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17F17079
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
伊藤 満 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 教授 (30151541)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
RAO BADARI NARAYANA 東京工業大学, .科学技術創成研究院, 外国人特別研究員
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| Project Period (FY) |
2017-07-26 – 2020-03-31
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| Keywords | 強誘電性 / フェリ磁性 / マルチフェロイック / YMnO3型化合物 / 垂直磁化膜 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
垂直方向に磁化と電気分極が同時に向いたマルチフェロイック物質を実現するための戦略を構築するために，まず，強磁性と強誘電性を併せ持つ既知物質のk-Al2O3型とYMnO3(YMO)型酸化物に焦点を絞り，磁気・電気的異方性を支配するキーパラメータを捜し出した．まず（１）種々の基板の上に堆積させ，面内歪みの大きさをチューニング（2）k-Al2O3型あるいはYMnO3強誘電性と磁性を調査し，（３）磁場・温度・電場勾配下での膜成長でカチオンサイトでのーパントイオンの規則度を調節することで磁気秩序温度の上昇させた．本年度は、Pulsed Laser Deposition法により，AlxFe2-xO3、GaxFe2-xO3、とScFeO3型酸化物薄膜を作製し，薄膜X線法により構造を解析し，磁化特性，強誘電性，およびマルチフェロイック特性評価を行った．種々の基板の上に薄膜を堆積させ，面内歪みの大きさをチューニングし，k-Al2O3型AlxFe2-xO3、GaxFe2-xO3では面内の磁気異方性をSrTiO3(100)基板上に堆積することにより磁気異方性を消失させることに成功した. YMnO3型ScFeO3では強誘電性とフェリ磁性を同時に観察することに成功し、特にネール温度はYMnO3系マルチフェロイックでは最高の200 Kを観測した. 本系のSTEM観察を行うことにより，ドメイン構造と原子の変位を直接観察し，分極の価が実測値と一致することを確かめた。本研究の最大の成果は，ヘテロエピタキシャル成長のメカニズムをほぼ解明したことにあり，YMnO3型マルチフェロイック膜成長に必要な条件を網羅的に見いだしたことにある.
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
当初想定したk-Al2O3型とYMnO3型酸化物薄膜で，前者では磁気異方性の無い膜を，後者では分極と磁化の方向を一致させた膜を成長することができた。残る問題は電圧による磁化制御であり、来年度に残された課題となっている。
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| Strategy for Future Research Activity |
前述のように，分極軸と磁化の方向が一致するマルチフェロイックスを得ることが出来たため、最終年度は、電気磁気結合を精力的に調査して，成果を国際会議で発表する.
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