2022 Fiscal Year Research-status Report
スピン誘導型強誘電体における一軸圧力誘起巨大電子分極の機構解明
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20K14421
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| Research Institution | Japan Atomic Energy Agency |
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Principal Investigator |
玉造 博夢 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 J－PARCセンター, 任期付研究員 (20804967)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | スピン誘導型強誘電体 / マルチフェロイクス / 一軸圧力 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
スピン誘導型強誘電体は、磁性と誘電性間の非自明な交差相関を示す機能性物質群であり、超低消費電力・高速応答の電子デバイスへの応用が期待されている。しかしながら、分極値の本質的な小ささが実用上の問題点の一つである。スピン誘導型強誘電体CuFeO2では、外場として一軸圧力を用いることで、電気分極を大幅に増大することが出来る。この分極増大は、昔から知られた単なる圧電効果によるものではないことが判明しており、一軸圧力によってFe-O間の共有結合性が増したことによる、磁気構造と結合した新しい機構による電子分極が新たに発現したためであると考えられる。本研究では、この新規電子分極の発現機構を解明し、実用上の問題点であった分極値の小ささを改善する新たなアプローチの確立を目的としている。研究代表者は、この目的達成のために、一軸圧力下における CuFeO2の結晶構造や、FeとOの電子状態を解明する必要があると考えており、一軸圧力下での放射光回折実験によってそれを達成しようとしている。
2022年度は、2021年度に引き続き一軸圧力下での放射光回折実験をKEK photon factoryにて実施し、一軸圧力下におけるCuFeO2の結晶構造や、Feの電子状態について、新たな知見を得ることが出来た。
2023年度は、この実験結果を元に、磁気構造と結合した新しい機構による分極発現のモデル化と電気分極計算に取り組み、投稿論文としてまとめる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
当初計画では、2022年度において、一軸圧力下での放射光回折実験を実施しつつ、この実験結果に基づいた電子状態・分極の計算を行う予定であったが、2020年度から2021年度にかけて一軸圧力印加装置の製作に予定以上の時間を要したため、本装置を使用した放射光回折実験の開始時期が遅れ、電子状態・分極の計算は未実施となった。一方、一軸圧力下での放射光回折実験は、昨年度の実験開始から予定通りに順調に進んでおり、一軸圧力下におけるCuFeO2の結晶構造と特にFeの電子状態について今年度に新たな知見を得ることに成功した。順調に進展している部分もあるが、電子状態・分極の計算まで至らなかったことから、やや遅れていると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
2023年度は、2022年度に得た実験結果を元に、磁気構造と結合した新しい機構による分極発現のモデル化と電気分極計算に取り組み、投稿論文としてまとめる。
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| Causes of Carryover |
2022年度に、電子状態・分極の計算に使用するVASPソフトウェアのライセンスを取得予定であったが、本計算を実施する際に必要となるデータを取得するための一軸圧力下放射光回折実験の完遂が遅れ、計算の実施まで進めなかったため、ライセンス取得に係る費用が次年度使用額として生じることとなった。次年度使用額は、ソフトウェアライセンス取得に係る費用として使用する計画である。
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Research Products
(1 results)
