2021 Fiscal Year Annual Research Report
Functional exploration of thin-filmed quadruple perovskites
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20K15171
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
重松 圭 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 助教 (40754578)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | エピタキシャル薄膜 / 遷移金属酸化物 / ペロブスカイト酸化物 / 磁気特性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
四重ペロブスカイト酸化物は、巨大常誘電性や電荷移動、負熱膨張特性や触媒機能、ハーフメタル特性といった興味深い物性が発見されている物質群である。四重ペロブスカイト酸化物は非常に密な構造をもつため、高圧合成法による合成と相性が良いが、得られる試料は一回の合成で得られる量が限られた粉末試料である。この研究では、パルスレーザー堆積法による非平衡な成膜条件と物性評価に適した四重ペロブスカイトのエピタキシャル薄膜を確立し、薄膜形態ならではの機能開拓を試みた。これまでにYAlO3基板を用いることで、室温フェリ磁性体CeCu3Mn4O12や、この物質のMnサイトをFeに置換した薄膜が得られている。これらの磁気特性のなかでは、YAlO3基板の面内格子定数が異方的であることに起因するバルクでは見られない磁気異方性が観察されていた。上記に加えて、CeCu3Mn4O12のCeサイトが他のランタノイドに置き換わったLaCu3Mn4O12、PrCu3Mn4O12なども薄膜化することができた。これらの物質でも基板誘起の磁気異方性が観察されていた一方で、バルクでは見られなかったネール温度の顕著な低下も確認された。これはCeと他のランタノイドの価数が異なるため、Mnの価数も変化していることが原因と考えられる。このことはX線吸収分光からの結果からも支持された。さらに、Fe置換したCeCu3Mn4O12のX線磁気円二色性測定を行い、各サイトの磁気構造を調べたところ、試料はA’サイトのCu-Cu, BサイトのMn-Mn間で強磁性相互作用、A’サイトとBサイトのCu-Mn間で反強磁性相互作用が働くフェリ磁性体であることが明らかになった。
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