Research and control of various magnetic orders in ilmenite-type titanate artificial superlattices

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 22K14596
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 29020:Thin film/surface and interfacial physical properties-related
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: Masamichi Negishi 東北大学, 理学研究科, 助教 (70911147)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: エピタキシャル成長 / 遷移金属酸化物 / イリジウム酸化物 / チタン酸化物 / スピネル構造 / イルメナイト構造

Outline of Final Research Achievements

In this research, we performed deposition of ATiO3 (A = Mn, Fe, Co, Ni) thin films by the plused-laser deposition method and formed single crystalline thin films with ilmenite- or corundum-type crystal structures. In addition, we also performed deposition of Mg-Ir-O thin films. We discovered that a new Mg-Ir-O crystalline phase which had not been repoeted yet grew in the specific conditions of deposition. Based on observation by electron microscopy and crystallograhic discussion, we indentified the new Mg-Ir-O crystalline phase as ineverse spinel-type Mg2IrO4 with disorder of cations.

Free Research Field

薄膜工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

Mg-Ir-O系については、これまで、準安定なイルメナイト型MgIrO3の報告のみで、ほとんど知見がなかった。したがって、本研究による逆スピネル型Mg2IrO4の発見は、Mg-Ir-O系の結晶化学解明において重要な進展といえる。また、スピネル構造は、複数の陽イオンサイトを持ち、磁性の観点から興味深い結晶構造である。イリジウムを含むスピネル化合物は少数しか報告されていないため、本研究で発見した逆スピネル型Mg2IrO4の物性を調査することで、スピネル型イリジウム酸化物の物性解明の進展が期待できる。