2014 Fiscal Year Research-status Report
単分域化したボラサイト化合物における光学的電気磁気効果
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26800167
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
阿部 伸行 東京大学, 新領域創成科学研究科, 助教 (70582005)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 電気磁気効果 / 光物性 / 単結晶育成 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は光学的電気磁気効果に由来する方向二色性の巨大化への指針を得るために、強磁性強誘電体のボラサイト化合物を対象として、電場および一軸応力によって強誘電分域構造を制御し、光学的電気磁気効果の物質依存性を明らかにすることを目指している。
本年度の成果として、育成条件の最適化によって室温より高い温度で強誘電相へ相転移するＣｕ３Ｂ７Ｏ１３Ｃｌの大型単結晶を育成できたことが挙げられる。この物質は１００℃付近で強誘電相転移するため、室温においてクロスニコル配置での偏光顕微鏡観察を行うと、屈折率の異方性に由来して分域構造が観測される。このため偏光顕微鏡にヒーター及び放射温度計を設置し、転移点近傍での分域構造の変化の観察及び応力による制御を試みた。実験から相転移点近傍での分域構造の形成過程を観測することに成功した。応力印加による分域構造の制御については［００１］方向への応力印加では分域構造の変化が見られなかった。今後は相転移後に格子定数が短いｂ軸となる［１１０］方向への応力印加と電気分極が現れる［００１］方向への電場印加を組み合わせることにより、強誘電分域の単分域化の方法を確立する。
また、強磁場下で方向二色性を観測するために、超伝導マグネット付属のヘリウムフロー冷凍機に光ファイバーを通し、新しく光学測定系を構築した。この測定系を使用することで９テスラまでの磁場印加下での測定が可能となるため、ボラサイト化合物の弱強磁性相にて磁化の磁場履歴曲線に対応する測定を行うことが可能となった。
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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
本研究では同一の結晶系において遷移金属イオンのｄ電子数に依存した方向二色性の大きさを系統的に調べるため、遷移金属イオンの種類を変えたボラサイト化合物の単結晶育成を行っている。本年度は化学気相輸送法によりＣｕ及びＣｒの塩化物系ボラサイト化合物、Ｍｎ、ＣｏおよびＮｉのヨウ素系ボラサイト化合物の単結晶試料を育成した。先行研究により結晶育成の際には原料として用いるハロゲン化物に含まれる水分が重要であるとの指摘がなされているが、多すぎると育成の際に石英管が爆発することがあるため、育成温度と共に最適化することが必要であった。それぞれの単結晶試料について磁化測定を行い磁気転移点、抗磁場の評価を行った。また強誘電転移温度が高い塩化物系のボラサイト化合物については、偏光顕微鏡に設置した高温測定系あるいは液体窒素冷凍機を使用した低温測定系を用いて、相転移前後の分域構造の形成過程の観察を行った。また、強磁場下で方向二色性を観測するために、超伝導マグネット付属のヘリウムフロー冷凍機に光ファイバーを通し、新しく光学測定系を構築した。この測定系を使用することで９テスラまでの磁場印加下での測定が可能となるため、ボラサイト化合物の弱強磁性相にて磁化の磁場履歴曲線に対応する測定を行うことが可能となった。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究の目的を達成するために、まず室温以上で強誘電相転移するＣｕ３Ｂ７Ｏ１３Ｃｌを対象として、相転移後に格子定数が短いｂ軸となる［１１０］方向への応力印加と電気分極が生じる［００１］方向への電場印加を組み合わせることにより、強誘電分域の単分域化の方法を確立する。この時は偏光顕微鏡に設置した高温測定系を利用して分域構造の評価を行う。偏光顕微鏡測定で確立した強誘電分域の単分域化の手法を利用し、超伝導マグネット中に構築した測定系を用いて強磁場下での光吸収分光測定を行い、磁化の磁場履歴に対応する光吸収の磁場依存性の検出を行う。この時、本研究費により新しく回折格子を購入し、測定条件の最適化を行う。
また物質依存性を調べるため、まだ作成に成功していない他のボラサイト化合物の単結晶育成を行い、順次測定を行っていく。気相輸送法の際に石英管が爆発する場合は、ハロゲン化物に含まれている水分を減らすため、封管の際にテープヒーターによって石英管を２００℃程度まで温めながら真空引きする手法を用いる。作成した試料については磁化、誘電率、電気分極などのマクロな物性を調べた後、光吸収スペクトルおよび方向二色性の測定を行っていく。
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[Presentation] Directional dichroism in Co3B7O13I2015
Author(s)
NOBUYUKI ABE, NAOKIWATANABE, SHINGO TOYODA, TAKA-HISA ARIMA, NGUEN KHANH, MITSURU SAITO, SHOJIRO KIMURA
Organizer
APS March Meeting 2015
Place of Presentation
San Antonio（アメリカ合衆国）
Year and Date
2015-03-02 – 2015-03-06
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