2013 Fiscal Year Annual Research Report
マルチフェロイック鉄酸化物電子強誘電体の応用へ向けた新規相探索
| Project/Area Number |
23350071
|
|---|
| Research Institution | Japan Atomic Energy Agency |
|---|
Principal Investigator |
吉井 賢資 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 量子ビーム応用研究センター, 研究主幹 (90354985)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
池田 直 岡山大学, 自然科学研究科, 教授 (00222894)
齋藤 寛之 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 量子ビーム応用研究センター, 研究副主幹 (20373243)
松村 大樹 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 量子ビーム応用研究センター, 研究副主幹 (30425566)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2014-03-31
|
| Keywords | マルチフェロイック / 鉄酸化物 / 室温動作素子 / 放射光 |
|---|
| Research Abstract |
代表者らが発見したマルチフェロイック電子強誘電体RFe4O4（R：希土類）について、応用可能性を探るための研究を行った。本系の強誘電相転移温度は室温直上の330Kであるが、磁気転移温度は室温直下250Kであることから、マルチフェロイック性は250K以下で発現する。このため、室温動作するマルチフェロイックメモリ素子などの開発可能性を探る目的で、磁気転移温度の上昇を試みた。
現在のところ、RFe2O4の元素置換等の手法からは、磁気転移温度の上昇は見られていない。しかし、Feの三角格子が単位格子に2枚余分に挿入された関連系R2Fe3O7(R:Yb.Lu)を合成したところ、磁気転移温度がRFe2O4に比べ20K程度上昇し、270Kとなった。これに伴い、磁気冷凍に用いられる磁気熱量効果のピーク温度も20K程度上昇し270K近傍となった。過去の研究からは、R2Fe3O7も室温で電子強誘電性を示すので、この系は270K以下でマルチフェロイックな物質である。RFe2O4とR2Fe3O7は、一般式RnFe2n+1O3n+1（n：整数）で表される。即ち、この結果は、nを大きくすると磁気転移温度が上昇する可能性を示唆する。このため、今後、nを大きくした物質を合成し、室温でのマルチフェロイック物質の発見を狙う。
なお、これらRFe2O4の一連の研究から、公益財団法人・関記念財団より、第一回関博雄記念賞を受賞した。
さらに、鉄を含む新規質探索研究の一環から、2011年に発見された新規強磁性体BaFeO3の磁気熱量効果を報告した。鉄イオンは通常見られないFe4+という大きい価数を持っているが、このスピンが110Kで整列し、約6 J kg-1 K-1という大きな磁気熱量効果をを示す。また放射光測定から、Fe4+が磁気異方性の無いFe3+状態のため、ヒステリシス損の無い効率の良い冷凍物質であることを報告した。
|
| Current Status of Research Progress |
Reason
25年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Strategy for Future Research Activity |
25年度が最終年度であるため、記入しない。
|
