2019 Fiscal Year Research-status Report
コバルトのスピン状態を活かしたマルチファンクション材料の創造
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18K04758
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| Research Institution | Ibaraki National College of Technology |
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Principal Investigator |
佐藤 桂輔 茨城工業高等専門学校, 国際創造工学科, 准教授 (10418212)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
原 嘉昭 茨城工業高等専門学校, 国際創造工学科, 教授 (30331979)
松尾 晶 東京大学, 物性研究所, 技術専門職員 (70379311)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 磁気形状記憶効果 / 磁歪 / コバルト / スピン状態 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
La1-xSrxCoO(x=0.2)の単結晶を用いて，磁場を[111]cに印加したときの磁歪の温度依存性を測定した．その結果，La1-xSrxCoO は300 Kの室温でも，約6 Tの磁場で双晶変形を示すことが分かった．磁歪曲線を100 K～350 Kの範囲で，磁場の履歴を一軸応力で消去した試料を用いて測定した．双晶変形を生じる転移磁場は，強磁性転移温度180 K以上で急激に強くなり，磁化の逆数の温度依存性の傾向と一致した．このことは，双晶変形に必要な弾性エネルギーが温度にほぼ依存しないことを示唆している．
透明絶縁体への3価のコバルトの導入を目指し，初年度に研究したIn2O3のInを土類金属で一番イオン半径が小さいAlに置換した(In,Al)2O3の系に対して，コバルトをドープした試料の作製を試みた．昨年度，In2O3中のコバルトは2価と3価が混在した系であることが判明したため， InをAlで置換し，格子体積を小さくしてコバルト2価の抑制をする狙いがある．液相反応法での作製を試みたが，Alの原材料の扱いに苦慮し，均一な試料がなかなか出来なかった．縮合材を検討し，Alの量に依っては均一な試料を作製できた．物性測定は次年度に行う．
透明絶縁体LaAlO3に対してコバルトをドープした試料を作製した．液相反応法で均一な試料を得ることが出来た．LaAlO3は菱面体構造と報告されているが，作製方法によっては正方晶のLaAlO3を作製できることが分かった． 正方晶LaAlO3の報告例は今のところ無い．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
「La1-xSrxCoO3の磁歪」については， [111]c方向に磁場を引加したときの磁歪の温度依存性を測定できた．磁歪の変化量が大きいためか，試料が頻繁に割れたが，大型の単結晶を育成できていたため統計だった測定が出来た．室温で応力を印加し，磁場の履歴を消去して，各温度での磁歪の測定を100～350Kの範囲で行った．双晶変形を生じる転移磁場は温度上昇とともに強くなったが，強磁性転移温度180Kを超えた常磁性領域でも双晶変形を生じた． La1-xSrxCoO3は，300Kの室温でも約6 Tの磁場で双晶変形を生じることが分かった． 現在，結果をまとめた論文を投稿中である．
「絶縁体中のコバルトのスピン状態」については，昨年度にIn2O3中のコバルトの価数とスピン状態を明らかにしたので，今年度は新たな系に挑戦した．In2O3のInの一部をAlに置換した(In,Al)2O3と，La1-xSrxCoO3と同じ結晶構造のLaAlO3へのコバルトドープを試みた．種々のAl原材料を検討し，LaAlO3の系では不純物のない均一な試料を作製出来た．縮合材と焼結温度によっては，従来報告例のない正方晶のLaAlO3が作製できた． 再現性を確認する必要がある．一方，(In,Al)2O3の系では，Alの割合によっては不純物が若干残っている．縮合材と焼結温度の最適化を行う必要がある．
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| Strategy for Future Research Activity |
「La1-xSrxCoO3の磁歪」では，Sr量を変えた多結晶試料を作製し，室温での磁場による双晶変形がより弱い磁場で生じないか検討する．また，La1-xSrxCoO3の組成を元として，アニール効果や他の元素の微小ドープにより室温での磁性が強くなる試料を探索する．
「絶縁体中のコバルトのスピン状態」では，試料が作製できたLaAlO3系で，磁化とX線光電子分光の測定を行い，コバルトの価数とスピン状態を明らかにする．その後，真空アニールを行い，室温での強磁性発現を目指す．真空中で磁化測定することにより，アニールに最適な温度を見いだす．(In,Al)2O3の系では，不純物のない均一な試料の作製を目指す．In3+とAl3+のイオン半径は大きく違うため，Al量に依って最適な焼成温度が異なる可能性がある．均一な試料が作製でき次第，同様の手法を用いて価数とスピン状態を明らかにする．
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| Causes of Carryover |
十分な結果が出ており，結果をまとめるのに集中した．今年度の消耗品費用として使用する．
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Research Products
(3 results)
