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高温利用可能な強誘電体および強磁性強誘電体の創成

研究課題

研究課題/領域番号 10F00796
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分外国
研究分野 応用物性・結晶工学
研究機関独立行政法人物質・材料研究機構

研究代表者

木村 秀夫  独立行政法人物質・材料研究機構, 光・電子材料ユニット, グループリーダー

研究分担者 YAO Q.  (独)物質・材料研究機構, 光・電子材料ユニット, 外国人特別研究員
YAO Qiwen  独立行政法人物質・材料研究機構, 情報通信材料研究萌芽ラボ, 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2010 – 2012
研究課題ステータス 完了 (2012年度)
配分額 *注記
2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
2012年度: 500千円 (直接経費: 500千円)
2011年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2010年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
キーワード強磁性強誘電体 / 磁気特性 / 複合ペロブスカイト / 価数 / セラミックス / 単結晶 / シミュレーション / 2次元化合物
研究概要

昨年までの研究成果をベースに、以下の事項を実施した。ただし、最終年度であり、フェロー期間が8月までと短いため、昨年までと比較すると研究実施量は少なく、主として研究のまとめに重点をおいた。
*固相反応法によるSr_2Co_O_4バルクセラミックスの合成条件を確立し、添加元素Euを固溶させた場合の輸送特性について調べた。磁気特性においては不純物の影響を大きく受けるため、3Nの通常純度と5N以上の高純度Co酸化物を原料として使用し、結果を比較した。明らかな不純物の影響が観察された。なお、スピングラスの存在が予想されたため、SQUIDを用いて交流磁化の測定を実施した。
*RFe_2O_4(R:希土類)について、CO/CO_2雰囲気を用いてペレット状セラミックスを合成し、目的相が合成できていることを確認した。その後、ロッド状セラミックスを作製し、浮遊帯溶融法(Fz法)により単結晶育成を試みた。本研究期間では単結晶までは育成できなかったが、評価に耐え得る大きさの一方向凝固結晶は得られた。また、ペレットをターゲットとして用いてパルスレーザー堆積法(PLD法)で薄膜をSiおよびSTO基板上への成膜を試みたが、成膜の最適条件までは明らかにできなかった。
*酸化物の電子状態は強誘電特性、磁気特性に影響を与えるため、第一原理計算用ソフトウェアWIEN2kを用いて、YMnO_3、RFe_2O_4の電子状態性シミュレーションを実施した。
なお、以下において研究成果を発表した。
*京都で開催された第29回強誘電体応用会議(FMA-29)で、マルチフェロイクマテリアルの第一原理計算結果について発表。
*マレーシア・ペナンで開催されたThe 8th Asian Meetingon Electroceramicss(AMEC-8)で、希土類酸化物の輸送特性について発表。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

これまで困難とされてきたRFe_20_4(R:希土類)について、CO/CO_2雰囲気を用いることで単相のセラミックスペレットの作成に成功した。H_2雰囲気では単相セラミックスは得られない点がポイントであった。また、単結晶育成は実現できなかったが、一方向結晶は得られ、これにより特性評価が可能となり、新しい知見が得られている。

今後の研究の推進方策

現在まで実現できている一方向結晶から単結晶育成を試みる。これまではロッド状セラミックスをFz法における出発原料としていたが、これを一方向結晶に置き換えることを目指す。一度結晶化しているのでランプ加熱による集熱を効率良く実施でき、原料の融解過程をスムーズに実現することができ、溶融ゾーンの安定性が向上するため、結晶育成が容易となるものと期待される。

報告書

(3件)
  • 2012 実績報告書
  • 2011 実績報告書
  • 2010 実績報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2012 2011

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (7件) 図書 (2件)

  • [雑誌論文] Density of states, magnetic and transport properties of Nd doped two dimensional perovskite compound Sr2CoO42012

    • 著者名/発表者名
      Q.W.Yao, H.Kimura, 他7名
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 111 号: 7

    • DOI

      10.1063/1.3672825

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書 2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] First Principal Calculation, Magnetic and Transport Properties of Eu Doped Perovskite Ceramic Compound Sr_2CoO_42012

    • 著者名/発表者名
      Q. W. Yao, H. Kimura, et al.
    • 学会等名
      The 8th Asian Meeting on 日ectroceramicss
    • 発表場所
      Penang, Malaysia
    • 年月日
      2012-07-02
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] FIRST PRINCIPAL CALCULATION OF MULTIFERROIC YMNO_32012

    • 著者名/発表者名
      Q. W. Yao, H. Kimura, et al.
    • 学会等名
      第29回強誘電体応用会議
    • 発表場所
      Kyoto, Japan
    • 年月日
      2012-05-25
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 強誘電体圧電体のWIEN2kによるシミュレーション2012

    • 著者名/発表者名
      Q.W.Yao, H.Y.Zhao, H.Kimura
    • 学会等名
      日本電子材料技術協会第91回金属材料研究会
    • 発表場所
      日本セラミック協会ビル3F会議室(東京都)(招待講演)
    • 年月日
      2012-03-14
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Density of states, magnetic and transport properties of Nd doped two dimensional Sr2CoO42011

    • 著者名/発表者名
      Q.W.Yao, H.Kimura, 他5名
    • 学会等名
      日本電子材料技術協会第48回秋期講演大会
    • 発表場所
      日本セラミック協会ビル3F会議室(東京都)
    • 年月日
      2011-11-10
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Two Dimensional Perovskite Compounds Sr_<2-x>,Eu_xCoO_42011

    • 著者名/発表者名
      Qiwen Yao
    • 学会等名
      ISEM-NIMS Workshop
    • 発表場所
      University of Wollongong, (オーストラリア)
    • 年月日
      2011-03-23
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Structures, transport, magnetic properties and band structure calculations of Nd doped two dimensional compound Sr2CoO42011

    • 著者名/発表者名
      Q.W.Yao, H.Kimura, X.L.Wang, H.Y.Zhao
    • 学会等名
      56th Annual Conference on Magnetism and Magnetic Materials
    • 発表場所
      Scottsdale, USA
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Magnetic and transport properties of Eu doped perovskite compound Sr2CoO42011

    • 著者名/発表者名
      Q.W.Yao, H.Kimura, 他4名
    • 学会等名
      The International Conference on Electroceramics-2011
    • 発表場所
      Sydney, AUS
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [図書] Rare-Earth Garnets, Langasites and Perovskites -Crystals and Properties-", in : Garnet : Metamorphic History, Composition and Crystallization,2012

    • 著者名/発表者名
      H. Kimura, Q. W. Yao, et al.
    • 出版者
      Nova Science Publishers
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [図書] New Multiferroic Materials : Bi2FeMnO6 in Ferroelectrics-Material Aspects2011

    • 著者名/発表者名
      H.Y.Zhao, H.Kimura, Q.W.Yao, 他3名
    • 総ページ数
      14
    • 出版者
      INTECH Open Access Publisher
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書

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公開日: 2010-12-03   更新日: 2024-03-26  

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