2020 Fiscal Year Research-status Report
Understanding and control of the high-temperature ferromagnetism in the layered palladate
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20K20898
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
寺崎 一郎 名古屋大学, 理学研究科, 教授 (30227508)
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2020-07-30 – 2023-03-31
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| Keywords | 強磁性 / 磁性半導体 / 共置換 / パラジウム酸化物 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、室温で動作する強磁性半導体を、(1)従来とは革新的に異なる原理に基づいて設計・合成し、(2)その磁気的性質と強磁性発現機構を明らかにすることである。 具体的には、パラジウム酸化物PbPdO2を基礎とする酸化物セラミックスの陽イオンを部分置換することにより、物性の制御を行ない、強磁性をはじめとする機能を開発する。
2020年度は電子相図の確立を目指す。具体的には、PbPdO2の Pd サイトの共置換効果を系統的に調べる。Fe以外にもMn、Coなど置換できる元素に対して共置換効果を調べる。その結果を基に系の電子相図を構築する。特に強磁性相を探索し、測定可能な高温まで磁化を測定し、転移温度を探すことを目的とした。
本年度は実際の研究活動開始がコロナ禍と重なったため、研究発表などの対外発信がしにくかった。しかしながら、上で述べた計画はほとんど実行でき、基礎的な実験データを積み上げることができた。具体的には、（A)セラミック試料でPdサイトをCoとLiで共置換した試料や、MnとLiで強置換した試料を作成し、その物性を調べることができた。その結果、FeとLiの組み合わせでのみ、強磁性が発現することがわかった。（B)単結晶成長もこころみ、PbPdO2およびPb(PdFe)O2の結晶成長に成功した。今後は結晶のサイズを大きくし、物性測定を行う。予備的な結果ながら、電気抵抗率はセラミック試料より1桁以上低い値が得られ、移動度やキャリア濃度についても測定に成功した。（C)周辺物質としてTa2PdS6などを開発し、その熱電特性を明らかにした。室温以下での熱電特性は、既存の熱電材料と比べられる優れたものであった。今後は磁性イオンのドープなどで強磁性化を目指す。
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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
コロナ禍で研究がある程度制限されていながらも、セラミック試料、単結晶試料の作成に成功し、その輸送現象と磁気特性を明らかにできた。また周辺物質の開発も成功し、論文にまとめることもできた。総合的に考えて（２）とした。
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| Strategy for Future Research Activity |
得られた単結晶のサイズがまだ小さく、これを大きくすることによって様々な物性測定を行う。共置換の試料作成は継続し、強磁性を示す最適組成を明らかにする。特に単結晶において置換されたFeのスピン状態や価数を先端分光などを用いて明らかにしたい。また、これまでの成果を論文にまとめたり、国内国外の学会での発表を行ってゆく。
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| Causes of Carryover |
コロナ禍で研究活動が制限されていたため、旅費や国内国外での発表の費用に余剰が生じた。今年度は研究を加速されて、予定より多くの試料を作成・測定するとともに発表にも力を入れていく。
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