スピン誘起マルチフェロイック物質群における回転磁場による電気分極ドメイン制御

• 研究課題/領域番号: 15K05184
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 物性Ⅱ
• 研究機関: 上智大学
• 研究代表者: 桑原 英樹 上智大学, 理工学部, 教授 (90306986)
• 連携研究者: 赤星 大介 東邦大学, 理学部, 准教授 (90407354) ; 赤木 暢 大阪大学, 大学院理学研究科, 助教 (60610904)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2017年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2016年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2015年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
• キーワード: マルチフェロイック物質 / 誘電体 / スピン / 電気分極ドメイン / 酸化物 / 相転移 / 磁場 / 電気磁気効果 / 極性結晶

研究成果の概要

高い強誘電転移温度を持つBiFeO3に着目し、高品質BiFeO3単結晶試料に対して外部磁場印加方向を精密に制御し、電気分極ドメイン変化を調べた。その結果、Y方向の電気分極PYが回転磁場によって制御されることを実証した。つまりPYはcos2θ（θは[100]からの印加磁場角度）に比例し、PYのθ依存性はπの周期性を持つ、すなわち磁場印加方向の反転でPYが変化しないことを明らかにした。さらにCaBaM4O7（M = Co,Fe）単結晶の非相反応答すなわち電気磁気テンソルの極性依存性を調べた。その結果、ΔMb=α32Ecと定義した電気磁気係数α32は結晶極性によって異なる符号を有することが分かった。

研究成果

• [国際共同研究] アウグスブルク大学物理学研究所(ドイツ)
• [国際共同研究] アウグスブルク大学物理学研究所(ドイツ)
• [国際共同研究] アウグスブルク大学物理学研究所(ドイツ)
• [雑誌論文] Low Temperature Specific Heat in Lightly Mn-Substituted Electron-Doped SrTiO3 (2017)
  • 著者名/発表者名: Okuda Tetsuji、Hata Hiroto、Eto Takahiro、Sobaru Shogo、Oda Ryosuke、Noda Masaaki、Kuwahara Hideki
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 86 号: 8 ページ: 084601-084601
  • DOI: 10.7566/jpsj.86.084601
  • NAID: 210000134469
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetic phase diagram for the mixed-valence Eu oxide EuTi1-xAlxO3 (0≦x≦1) (2017)
  • 著者名/発表者名: Akahoshi Daisuke、Koshikawa Shuto、Nagase Takuro、Wada Eiji、Nishina Kosuke、Kajihara Ryo、Kuwahara Hideki、Saito Toshiaki
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 96 号: 18
  • DOI: 10.1103/physrevb.96.184419
  • 査読あり
• [雑誌論文] Trimerization and orbital ordering in Ba1-xSxV13O18 (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Kajita, Y. Obata, Y. Kakesu, Y. Imai, Y. Shmizu, M. Itoh, H. Kuwahara, T. Katsufuji
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 96 号: 24 ページ: 245126-245126
  • DOI: 10.1103/physrevb.96.245126
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Effects of Mn Substitution on Thermoelectric Properties and Thermal Excitations of the Electron-Doped Perovskite Sr1-xLaxTiO3 (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Okuda, H. Hata, T. Eto, S. Sobaru, K. Nishina, H. Kuwahara, M. Nakamura, and R. Kajimoto
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 85 号: 9 ページ: 094717-094717
  • DOI: 10.7566/jpsj.85.094717
  • NAID: 210000134100
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] NMR study on the quasi one-dimensional quantum spin magnet with ladder structure (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Kobori, K. Matsui, H. Kuwahara, T. Goto, X. Zhang, Y. Nakano, S. Nishihara, K. Inoue, T. Sasaki
  • 雑誌名: Hyper. Inter. 巻: 237 号: 1 ページ: 116-116
  • DOI: 10.1007/s10751-016-1329-y
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Orbital Glass State of the Nearly Metallic Spinel Cobalt Vanadate (2016)
  • 著者名/発表者名: R. Koborinai, S. E. Dissanayake, Dissanayake, M. Reehuis, M. Matsuda, T. Kajita, H. Kuwahara, S.-H. Lee, and T. Katsufuji
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 116 号: 3
  • DOI: 10.1103/physrevlett.116.037201
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Rapid formation of hydroxyapatite layer on polyetheretherketone by vacuum ultraviolet irradiation and microwave heating techniques (2016)
  • 著者名/発表者名: Naoto SUZUKI, Tomohiro UMEDA, Takuya SUMI, Satoshi HORIKOSHI, Hideki KUWAHARA, Takeshi TOYAMA, Yoshiro MUSHA, and Kiyoshi ITATANI
  • 雑誌名: Journal of the Ceramic Society of Japan 巻: 124 号: 1 ページ: 49-54
  • DOI: 10.2109/jcersj2.15209
  • NAID: 130005117363
  • ISSN: 1348-6535, 1882-0743
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Impurity Substitution Effect on Magnetoelectric Properties of CaBaCo4O7 Crystals (2015)
  • 著者名/発表者名: R. Oda, R. Kajihara, K. Nishina, M. Akaki, H. Kuroe, and H. Kuwahara
  • 雑誌名: Physics Procedia 巻: 75 ページ: 303-308
  • DOI: 10.1016/j.phpro.2015.12.036
  • 査読あり
• [雑誌論文] Muon-Spin Rotation in Multiferroic Cu3Mo2O9 under Electric Fields (2015)
  • 著者名/発表者名: Haruhiko Kuroe, Hideki Kuwahara, Tomoyuki Sekine, Isao Watanabe, Andrea-Raeto Raselli, Matthias Elender, Pabitra Kumar Biswas, Masashi Hase, Kunihiko Oka, Toshimitsu Ito, Hiroshi Eisaki
  • 雑誌名: Physics Procedia 巻: 75 ページ: 221-229
  • DOI: 10.1016/j.phpro.2015.12.195
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Multiferroic Properties of Cu3(Mo,W)2O9 (2015)
  • 著者名/発表者名: Yoshinori Hirata, Shuma Nishikawa, Kento Aoki, Ryo Kino, Haruhiko Kuroe, Hideki Kuwahara, Tomoyuki Sekine, Masashi Hase, Kunihiko Oka, Toshimitsu Ito, Hiroshi Eisaki
  • 雑誌名: Physics Procedia 巻: 75 ページ: 134-141
  • DOI: 10.1016/j.phpro.2015.12.192
  • 査読あり
• [雑誌論文] High field studies on BiFeO3 single crystals grown by the laser-diode heating floating zone method (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Tokunaga, M. Akaki, A. Miyake, T. Ito, and H. Kuwahara
  • 雑誌名: Journal of Magnetism and Magnetic Materials 巻: in press. ページ: 259-261
  • DOI: 10.1016/j.jmmm.2014.10.026
  • 査読あり
• [学会発表] CaBaM4O7(M=Co, Fe)単結晶の磁場（電場）誘起電気分極（磁化）の極性依存性 (2018)
  • 著者名/発表者名: 野田正亮, 小田涼佑, 赤木暢, 黒江晴彦, 桑原英樹
  • 学会等名: 日本物理学会 第73回年次大会
• [学会発表] Bi-2201系銅酸化物の超過剰ドープ領域における強磁性ゆらぎに対する不純物置換効果 (2018)
  • 著者名/発表者名: 大西柊成, 桑原英樹, 倉嶋晃士, 小池洋二, 足立匡
  • 学会等名: 日本物理学会 第73回年次大会
• [学会発表] Cu3Mo2O9における磁性不純物置換効果 (2018)
  • 著者名/発表者名: 黒江晴彦, 江袋佑太, 野田正亮, 桑原英樹, 長谷正司, 岡邦彦, 伊藤利充, 永崎洋
  • 学会等名: 日本物理学会 第73回年次大会
• [学会発表] ペロブスカイト型Eu酸化物EuTi1-xAlxO3における電気磁気特性II (2018)
  • 著者名/発表者名: 越川修人, 原祐貴, 野田正亮, 桑原英樹, 和田詠史, 赤星大介, 齊藤敏明
  • 学会等名: 日本物理学会 第73回年次大会
• [学会発表] La1-xSrxMnO3におけるMn 2p硬X線光電子分光スペクトルのホールドープ量・温度依存性 (2018)
  • 著者名/発表者名: 大江日南子, 下山諒太, 大川万里生, 野田正亮, 菱田智子, 大林和重, 保井晃, 池永英司, 桑原英樹, 齋藤智彦
  • 学会等名: 日本物理学会 第73回年次大会
• [学会発表] 角度分解光電子分光によるLa2-2xSr1+2xMn2O7（x～0.5）の電子構造と電子相の研究 (2018)
  • 著者名/発表者名: 大久保晶平, 高橋裕也, 宮林麟太郎, 大川万里生, 桑原英樹, 野田正亮, 齋藤智彦
  • 学会等名: 日本物理学会 第73回年次大会
• [学会発表] Cu3(Mo,W)2O9の磁化測定2 (2017)
  • 著者名/発表者名: 江袋佑太, 阿部太亮, 小田涼佑, 桑原英樹, 黒江晴彦, 長谷正司, 岡邦彦, 伊藤利充, 永崎洋
  • 学会等名: 日本物理学会 第72回年次大会
  • 発表場所: 大阪大学 豊中キャンパス
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] ペロブスカイト型Eu酸化物EuTi1-xAlxO3(0＜x＜1)の単結晶育成 (2017)
  • 著者名/発表者名: 越川修人, 長瀬拓朗, 和田詠史, 小田涼佑, 野田正亮, 仁科康介, 梶原凌, 桑原英樹, 赤星大介, 齊藤敏明
  • 学会等名: 日本物理学会 第72回年次大会
  • 発表場所: 大阪大学 豊中キャンパス
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] 擬一次元反強磁性体BaCo2Si2O7における29Si/59Co-NMR III (2017)
  • 著者名/発表者名: 上杉涼, 赤木暢, 萩原政幸, 桑原英樹, 後藤貴行
  • 学会等名: 日本物理学会 第72回年次大会
  • 発表場所: 大阪大学 豊中キャンパス
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] CaBaM4O7(M=Co,Fe)単結晶の磁気相転移に伴う電気磁気特性変化II (2017)
  • 著者名/発表者名: 小田涼佑, 野田正亮, 江袋佑太, 野田泰輝, 赤木暢, 黒江晴彦, 桑原英樹
  • 学会等名: 日本物理学会 第72回年次大会
  • 発表場所: 大阪大学 豊中キャンパス
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] RBaMn2O6(R = Pr, Nd, Sm)の酸素欠損が物性に与える効果 (2017)
  • 著者名/発表者名: 谷川統久, 高田寛己, 保利美幸, 和田詠史, 小田涼佑, 野田正亮, 桑原英樹, 赤星大介, 齊藤敏明
  • 学会等名: 日本物理学会 第72回年次大会
  • 発表場所: 大阪大学 豊中キャンパス
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] ぺロブスカイト型マンガン酸化物Nd1-xSrxMnO3 におけるMn 2p内殻光電子スペクトル線二色性の観測 (2017)
  • 著者名/発表者名: 服部竜大, 藤原秀紀, 永井浩大, 藤岡修平, 金井惟奈, 山神光平, 木須孝幸, 東谷篤志, 山崎篤志, 門野利治, 今田真, 播木敦, 魚住孝幸, 玉作賢治, 矢橋牧名, 石川哲也, 桑原英樹, 関山明
  • 学会等名: 日本物理学会 第72回年次大会
  • 発表場所: 大阪大学 豊中キャンパス
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] Mn置換した電子ドープSrTiO3のショットキー比熱 (2017)
  • 著者名/発表者名: 奥田哲治, 江藤貴弘, 畑博人, 草原彰吾, 小田涼佑, 野田正亮, 桑原英樹
  • 学会等名: 日本物理学会 第72回年次大会
  • 発表場所: 大阪大学 豊中キャンパス
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] Cu3Mo2O9における、磁性及び非磁性不純物置換効果 (2017)
  • 著者名/発表者名: 江袋佑太, 野田正亮, 桑原英樹, 黒江晴彦, 長谷正司, 岡邦彦, 伊藤利充, 永崎洋
  • 学会等名: 日本物理学会2017年秋季大会
• [学会発表] ペロブスカイト型Eu酸化物EuTi1-xAlxO3(0<x<1)の単結晶育成と物性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 越川修人, 野田正亮, 桑原英樹, 和田詠史, 赤星大介, 齊藤敏明
  • 学会等名: 日本物理学会2017年秋季大会
• [学会発表] PLD法による電子ドープ型銅酸化物T'-La2-xCexCuO4のオーバードープ領域の薄膜作製 (2017)
  • 著者名/発表者名: パクサンウン, 岡部博孝, 中村惇平, 桑原英樹, 門野良典, 足立匡
  • 学会等名: 日本物理学会2017年秋季大会
• [学会発表] T'型銅酸化物RE2CuO4+δ (RE=Pr,Sm)の単結晶における還元処理と電子状態 (2017)
  • 著者名/発表者名: 川端公貴, 桑原英樹, 足立匡
  • 学会等名: 日本物理学会2017年秋季大会
• [学会発表] 過剰に還元された電子ドープ型銅酸化物Pr1.3-xLa0.7CexCuO4+δ (x=0.10)におけるCuスピン相関と超伝導 (2017)
  • 著者名/発表者名: 洲村拓哉, 石本奨, 桑原英樹, 倉嶋晃士, 小池洋二, 渡邊功雄, 宮崎正範, 幸田章宏, 門野良典, 足立匡
  • 学会等名: 日本物理学会2017年秋季大会
• [学会発表] La5Mo4O16の磁気緩和とメモリー効果 (2017)
  • 著者名/発表者名: 向後颯太, 長谷川貴俊, 野田正亮, 桑原英樹, 勝藤拓郎
  • 学会等名: 日本物理学会2017年秋季大会
• [学会発表] Electric(magnetic)-field control of magnetization(electric polarization) in CaBaM4O7(M=(Co,Fe)) single crystals (2017)
  • 著者名/発表者名: Hideki KUWAHARA, Ryosuke ODA, Masaaki NODA, Yuta EBUKURO, Mitsuru AKAKI, and Haruhiko KUROE
  • 学会等名: 28th International Conference on Low Temperature Physics
  • 国際学会
• [学会発表] Magneticand nonmagnetic impurity substitution effects on Cu3Mo2O9 (2017)
  • 著者名/発表者名: Yuta EBUKURO, Masaaki NODA, Hideki KUWAHARA, Haruhiko KUROE, Masashi HASE, Kunihiko OKA, Toshimitsu ITO, and Hiroshi EISAKI
  • 学会等名: 28th International Conference on Low Temperature Physics
  • 国際学会
• [学会発表] Changes in the magnetoelectric properties of CaBaM4O7(M=(Co,Fe)) single crystals induced by magnetic phase transition (2017)
  • 著者名/発表者名: Masaaki NODA, Ryosuke ODA, Yuta EBUKURO, Mitsuru AKAKI, Haruhiko KUROE, and Hideki KUWAHARA
  • 学会等名: The International Conference on Strongly Correlated Electron Systems 2017
  • 国際学会
• [学会発表] Nonmagnetic impurity effects on distorted tetrahedral spin-chain systems Cu3(Mo,W)2O9 (2017)
  • 著者名/発表者名: Haruhiko KUROE, Yuta EBUKURO, Yoshinori HIRATA, Masaaki NODA, Ryosuke ODA, Hideki KUWAHARA, Masashi HASE, Kunihiko OKA, Toshimitsu ITO, and Hiroshi EISAKI
  • 学会等名: The International Conference on Strongly Correlated Electron Systems 2017
  • 国際学会
• [学会発表] Nonmagnetic impurity effects on distorted tetrahedral spin-chain systems (Cu,Ni)3(Mo,W)2O9 (2017)
  • 著者名/発表者名: Yuta EBUKURO, Masaaki NODA, Ryosuke ODA, Hideki KUWAHARA, Haruhiko KUROE, Masashi HASE, Kunihiko OKA, Toshimitsu ITO, and Hiroshi EISAKI
  • 学会等名: The International Conference on Strongly Correlated Electron Systems 2017
  • 国際学会
• [学会発表] CaBaM4O7(M=Co,Fe)単結晶の磁気相転移に伴う電気磁気特性変化 (2016)
  • 著者名/発表者名: 小田涼佑, 梶創揮, 赤木暢, 黒江晴彦, 桑原英樹
  • 学会等名: 日本物理学会 2016年秋季大会
  • 発表場所: 金沢大学 角間キャンパス
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] 強磁場下におけるBa2CuGe2O7の電気磁気効果 (2016)
  • 著者名/発表者名: 徳永将史, 佐藤由昌, 赤木暢A, 三宅厚志, 萩原政幸, 桑原英樹
  • 学会等名: 日本物理学会 2016年秋季大会
  • 発表場所: 金沢大学 角間キャンパス
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] ペロブスカイト型Eu酸化物EuTi1-xAlxO3(0＜x＜1)における電気磁気特性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 越川修人, 長瀬拓朗, 和田詠史, 仁科康佑, 梶原凌, 桑原英樹, 赤星大介, 齊藤敏明
  • 学会等名: 日本物理学会 2016年秋季大会
  • 発表場所: 金沢大学 角間キャンパス
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] 度分解光電子分光による層状Mn酸化物の電子構造と電子相の研究 (2016)
  • 著者名/発表者名: 岡村直哉, 大川万里生, 小野寛太, 桑原英樹, 齋藤智彦
  • 学会等名: 日本物理学会 2016年秋季大会
  • 発表場所: 金沢大学 角間キャンパス
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] 秩序型RBaMn2O6(R = 希土類)のAサイトのわずかな乱れが物性に与える効果 (2016)
  • 著者名/発表者名: 谷川統久, 高田寛己, 保利美幸, 和田詠史, 小田涼佑, 桑原英樹, 赤星大介, 齊藤敏明
  • 学会等名: 日本物理学会 2016年秋季大会
  • 発表場所: 金沢大学 角間キャンパス
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] 擬一次元反強磁性体BaCo2Si2O7における29Si/59Co-NMR II (2016)
  • 著者名/発表者名: 上杉涼, 赤木暢, 萩原政幸, 桑原英樹, 後藤貴行
  • 学会等名: 日本物理学会 2016年秋季大会
  • 発表場所: 金沢大学 角間キャンパス
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] ABaM4O7(A=(Ca,Y), M=(Co,Fe))単結晶における電気磁気特性III (2016)
  • 著者名/発表者名: 小田涼佑, 梶原凌, 仁科康佑, 赤木暢, 黒江晴彦, 桑原英樹
  • 学会等名: 日本物理学会 第71回年次大会
  • 発表場所: 東北学院大学 泉キャンパス
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] 擬一次元反強磁性体BaCo2Si2O7における29Si/59Co-NMR (2016)
  • 著者名/発表者名: 上杉涼, 赤木暢, 萩原政幸, 桑原英樹, 後藤貴行
  • 学会等名: 日本物理学会 第71回年次大会
  • 発表場所: 東北学院大学 泉キャンパス
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] 硬X線光電子分光法によるLa0.775Sr0.225-xCaxMn1-yGayO3の電子構造 (2016)
  • 著者名/発表者名: 漆山翔，大川万里生，村上良明，桑原英樹，太刀川純孝，池永英司，齋藤智彦
  • 学会等名: 第29回日本放射光学会年会
  • 発表場所: 東京大学柏の葉キャンパス
  • 年月日: 2016-01-09
• [学会発表] 角度分解光電子分光法による層状Mn酸化物の電子構造 (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Imai, I. Takayama, K. Ogawa, H. Kuwahara, K. Ono, M. Okawa, T. Saitoh
  • 学会等名: 第29回日本放射光学会年会
  • 発表場所: 東京大学柏の葉キャンパス
  • 年月日: 2016-01-09
• [学会発表] ABaM4O7(A=(Ca,Y), M=(Co,Fe))単結晶における電気磁気特性II (2015)
  • 著者名/発表者名: 梶原凌，仁科康佑，小田涼佑，赤木暢，黒江晴彦，桑原英樹
  • 学会等名: 日本物理学会 2015年秋季大会
  • 発表場所: 関西大学千里丘キャンパス
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] A2MSi2O7(A= (Sr,Eu), M=(Co,Mn))単結晶における電場による磁気ドメイン制御 (2015)
  • 著者名/発表者名: 仁科康佑, 梶原凌, 小田涼佑, 赤木暢, 黒江晴彦, 板谷清司, 桑原英樹
  • 学会等名: 日本物理学会 2015年秋季大会
  • 発表場所: 関西大学千里丘キャンパス
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] Magnetic- and electric-field control of magnetoelectric properties of CaBaCo4O7 (2015)
  • 著者名/発表者名: R. Oda, R. Kajihara, K. Nishina, M. Akaki, H. Kuroe, and H. Kuwahara
  • 学会等名: International Conference on Magnetism 2015
  • 発表場所: Barcelona, Spain
  • 年月日: 2015-07-05
  • 国際学会
• [備考] 上智大学 物質科学研究室（桑原研）ホームページ
  • URL: http://www.ph.sophia.ac.jp/~kuwa-ken/