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相分離型マルチフェロイック薄膜の開発と電圧駆動超高速低消費電力光制御デバイス応用

研究課題

研究課題/領域番号 16H04329
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 電子・電気材料工学
研究機関豊橋技術科学大学

研究代表者

中村 雄一  豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (20345953)

研究分担者 後藤 太一  豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (00721507)
内田 裕久  豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30271000)
井上 光輝  豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90159997)
高木 宏幸  豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (40390463)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
2018年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2017年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2016年度: 12,090千円 (直接経費: 9,300千円、間接経費: 2,790千円)
キーワードマルチフェロイック複合膜 / 相分離型マルチフェロイック材料 / 磁気光学効果 / 圧電材料 / 相分離型マルチフェロイック膜 / 強誘電材料 / 電子・電気材料
研究成果の概要

電圧により超高速・低消費電力で光を制御するデバイスに応用するため、透光性のある磁性ガーネットを磁性相とする相分離型マルチフェロイック薄膜材料の開発を目的として研究を行った。その結果、適切なバッファ層を用いることで、従来は困難であった磁性ガーネットと圧電材料を同一単結晶基板上にエピタキシャル成長できる可能性を見いだした。また要素技術として、このマルチフェロイック複合膜をキャビティとして用いるための全ガーネット単結晶誘電体ミラーの形成にも成功した。これらを組み合わせることで、目的とする光制御デバイスの実現が可能となる。

研究成果の学術的意義や社会的意義

超高速・低消費電力で、液晶ディスプレイのような光を制御するデバイスに応用するため、透光性のある磁性相を圧電対に埋め込んだマルチフェロイック薄膜材料の開発を目的として研究を行った。従来、結晶構造の異なるそれらの材料を同時に形成するのは困難であったが、適切な材料を基板との間に入れることにより、そうした複合材料を形成できる可能性を見いだした。またその複合膜の特性を向上させることのできる、単結晶誘電体ミラーの形成にも成功した。これらを組み合わせることで、目的とする光制御デバイスの実現が可能となる。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 2件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 2件)

  • [国際共同研究] マサチューセッツ工科大学(米国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] Massachusetts Institute of Technology(米国)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] Massachusetts Institute of Technology(米国)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] Static and Dynamic Magnetic Properties of Single‐Crystalline Yttrium Iron Garnet Films Epitaxially Grown on Three Garnet Substrates2018

    • 著者名/発表者名
      T. Yoshimoto, T. Goto, K. Shimada, B. Iwamoto, Y. Nakamura, H. Uchida, C. A. Ross, M. Inoue
    • 雑誌名

      Adv. Electron. Mater.

      巻: 4 号: 7 ページ: 1800106-1800106

    • DOI

      10.1002/aelm.201800106

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Thermally stable amorphous tantalum yttrium oxide with low IR absorption for magnetophotonic devices2017

    • 著者名/発表者名
      T. Yoshimoto, T. Goto, H. Takagi, Y. Nakamura, H. Uchida, C. A. Ross and M. Inoue
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 7 号: 1 ページ: 13805-13805

    • DOI

      10.1038/s41598-017-14184-4

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 光変調を目指したマルチフェロイック複合膜の作製と評価2018

    • 著者名/発表者名
      中村雄一,鎌田直秀,後藤太一,内田裕久,井上光輝
    • 学会等名
      電子情報通信学会 電子部品・材料研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Fabrication and properties of multiferroic composites by PLD for voltage-driven magneto-optic spatial light modulator2018

    • 著者名/発表者名
      Yuichi Nakamura, Naohide Kamada, Taichi Goto, Hironaga Uchida, Mitsuteru Inoue
    • 学会等名
      Materials Research Society Fall meeting & Exhibition
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 非磁性ガーネット基板上へのBaTiO3/CoFe2O4配向膜の作製と評価2018

    • 著者名/発表者名
      鎌田直秀、秋山直紀、中村雄一、後藤太一、内田裕久、井上光輝
    • 学会等名
      電子情報通信学会 電子部品・材料研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 光変調を目指したPZT-Bi:RIGマルチフェロイック複合膜の作製と評価2017

    • 著者名/発表者名
      秋山直紀、後藤太一、高木宏幸、中村雄一、林 攀梅、内田裕久、井上光輝
    • 学会等名
      電子情報通信学会 電子部品・材料研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 有機金属分解法を用いたビスマス高置換ネオジム鉄ガリウムガーネットの形成2017

    • 著者名/発表者名
      倉橋秀之, 佐々木孝介, 後藤太一, 高木宏幸, 中村雄一, 林 攀梅, 内田裕久, 井上光輝
    • 学会等名
      電子情報通信学会 電子部品・材料研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Fabrication and properties of multiferroic PZT-Bi:RIG composite for voltage-driven magneto-optic spatial light modulator2017

    • 著者名/発表者名
      N. Akiyama, T. Goto, H. Takagi, Y. Nakamura, P. B. Lim, H. Uchida, and M. Inoue
    • 学会等名
      Materials Research Society Fall meeting & Exhibition
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Towards fabrication of multiferroic magneto-optic spatial light modulator with magnetostrictive nano-pillars embedded in piezoelectric matrix2016

    • 著者名/発表者名
      A. Elsukova, N. Akiyama, T. Goto, H. Takagi, Y. Nakamura, H. Uchida, M. Inoue
    • 学会等名
      電気学会 マグネティックス研究会
    • 発表場所
      豊橋技術科学大学
    • 年月日
      2016-08-09
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] セリウム置換イットリウ ム鉄ガーネットを用いた近赤外波長域用 磁性フォトニック結晶の形成に関する研究2016

    • 著者名/発表者名
      吉本拓矢,後藤太一,高木宏幸,中村雄一,内田裕久,井上光輝
    • 学会等名
      電子情報通信学会 CPM研究会
    • 発表場所
      静岡大学 浜松キャンパス
    • 年月日
      2016-05-20
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2022-05-20  

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