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新規な電圧駆動型の高性能磁気光学素子の実現に向けた高機能強磁性・強誘電薄膜の作製

研究課題

研究課題/領域番号 17K06784
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 無機材料・物性
研究機関秋田大学

研究代表者

吉村 哲  秋田大学, 理工学研究科, 教授 (40419429)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2019年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2018年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2017年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
キーワード強磁性・強誘電薄膜 / 磁化の電圧駆動 / 磁気光学素子 / 垂直磁気異方性 / 磁気Kerr効果 / 電界印加磁化反転 / パルスDCスパッタリング / 強磁性強誘電薄膜 / 強磁性強誘電 / 磁気カー効果 / 電子デバイス・機器 / 電子・電気材料 / 先端機能デバイス / 光磁気物性 / 誘電体物性
研究成果の概要

新規に作製した(Bi,La)(Fe,Co)O3において、従来材料では得られなかった、垂直磁気異方性・最大で2°を超える磁気Kerr回転角を実現した。ただし、その値は特定波長のみであり、可視光用空間光変調素子の実現には不向きであった。このため「電界印加磁気転写」を検討した。[Co/Pd]nドットを(Bi,La)(Fe,Co)O3上に積層し、電界印加により[Co/Pd]nの磁区構造を消磁状態から磁化状態に変化させることに成功した。更に(Bi,Nd)(Fe,Co)O3において、垂直磁気異方性・従来材料の1.5倍の140 emu/cm3の飽和磁化・安定的に0.3°程度の磁気Kerr回転角が得られた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

強磁性・強誘電薄膜において、強誘電特性や磁化の大きさについては多く議論されているが、磁気Kerr回転角度やその波長依存性についてはほとんど調べられていなかった。本研究により、電界駆動型の磁気光学素子への本材料の適用可能性の議論が生まれたのみならず、強磁性・強誘電薄膜のこれまで知られていなかった物性が明らかとなった。また、磁気光学素子に適した、磁気Kerr効果の大きな強磁性・強誘電薄膜材料を探索した中で、磁気記録デバイスへの応用に適した、垂直磁気異方性を有し、飽和磁化および保磁力が大きい材料も見つかったことから、電界駆動型の磁気記録デバイスの実現性も議論ができるようになった。

報告書

(5件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (41件)

すべて 2021 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (31件) (うち国際学会 12件、 招待講演 8件)

  • [国際共同研究] VIT大学(インド)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] 台湾国立彰化師範大学(その他の国・地域)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] VIT大学(インド)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [国際共同研究] 台湾国立彰化師範大学(その他の国・地域)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [雑誌論文] 反応性パルスDCスパッタリング成膜におけるBiFeO<sub>3</sub>系強磁性・強誘電薄膜の高品位作製の指針2020

    • 著者名/発表者名
      武田 航太朗、山本 大地、吉村 哲
    • 雑誌名

      日本磁気学会論文特集号

      巻: 4 ページ: 116-120

    • NAID

      130007895470

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 電界駆動型光変調素子への応用に向けた磁気Kerr効果の大きいBiFeO3系強磁性・強誘電薄膜材料の探索2020

    • 著者名/発表者名
      吉村哲,山本大地,武田航太朗,尾関拓海,江川元太
    • 雑誌名

      映像情報メディア学会技術報告

      巻: 44-22 ページ: 33-38

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] BiFeO3系強磁性・強誘電薄膜の記録・映像デバイス応用への試み-薄膜の高品位作製および材料探索から機能検証まで-(招待原稿)2019

    • 著者名/発表者名
      吉村 哲,M. Kuppan
    • 雑誌名

      映像情報メディア学会技術報告

      巻: 43-15 ページ: 37-43

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Development of novel magnetic recording device driven by electric field using BiFeO3-based ferromagnetic and ferroelectric thin films(招待原稿)2019

    • 著者名/発表者名
      Satoru Yoshimura
    • 雑誌名

      Conference Proceedings of 2019 Global Research Efforts on Energy and Nanomaterials (GREEN 2019)

      巻: 1

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Fabrication of highly qualified (Bi1-xBax)FeO3 multiferroic thin films by using a pulsed DC reactive sputtering method and demonstration of magnetization reversal by electric field2018

    • 著者名/発表者名
      Satoru Yoshimura and Munusamy Kuppan
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics, Selected Topics in Applied Physics

      巻: 57

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Basic Study of Electric Field Induced Magnetization Reversal of Multiferroic (Bi<sub>1-x</sub>Ba<sub>x</sub>)FeO<sub>3</sub> Thin Films at Room Temperature for Magnetic Recording Technology2018

    • 著者名/発表者名
      S. Yoshimura, Y. Sugawara, G. Egawa, H. Saito
    • 雑誌名

      Journal of the Magnetics Society of Japan

      巻: 42 号: 2 ページ: 11-14

    • DOI

      10.3379/msjmag.1803R001

    • NAID

      130006407904

    • ISSN
      1882-2924, 1882-2932
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] (Bi0.5A0.5)(Fe1-XCo X)O3(A:ランタノイド,X:0-0.3)薄膜の磁気Kerr効果2021

    • 著者名/発表者名
      吉村哲,山本大地,武田航太朗,尾関 拓海,江川元太
    • 学会等名
      応用物理学会新領域 強的秩序G 第12回研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Development of high-functional and high-quality multiferroic thin films for application of high performance magnetic devices driven by electric field2020

    • 著者名/発表者名
      S. Yoshimura
    • 学会等名
      One Day Virtual International Conference on PHOTOVOLTAIC AND MATERIAL SCIENCE
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 電界駆動型光変調素子への応用に向けた磁気Kerr効果の大きいBiFeO3系強磁性・強誘電薄膜材料の探索2020

    • 著者名/発表者名
      吉村哲、山本大地、武田航太朗、尾関拓海、江川元太
    • 学会等名
      映像情報メディア学会マルチメディアストレージ研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 高い磁化値・磁化率を有するCo-Al2O3 超常磁性グラニュラー薄膜の作製2020

    • 著者名/発表者名
      小林拓海,中田尭人,吉村哲
    • 学会等名
      日本金属学会東北支部研究発表大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 強磁性・強誘電/強磁性金属積層膜での電界印加磁気転写に向けた高飽和磁化・垂直磁化BiFeO3系強磁性・強誘電薄膜材料の探索2020

    • 著者名/発表者名
      吉村哲,山本大地,武田航太朗,尾関 拓海,江川元太
    • 学会等名
      第44回日本磁気学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] (Bi,La)(Fe,Co)O3強磁性強誘電薄膜上に成膜された[Co/Pd]垂直磁化膜における積層膜への電界印加による[Co/Pd]薄膜の磁化反転2020

    • 著者名/発表者名
      吉村哲,大下直哉,M. Kuppan
    • 学会等名
      応用物理学会新領域 強的秩序G 第10回研究会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 強磁性・強誘電薄膜の磁区・分域構造観察に適した高感度な磁気・電気力顕微鏡探針の作製2020

    • 著者名/発表者名
      細谷亮太,吉村哲
    • 学会等名
      応用物理学会新領域 強的秩序G 第10回研究会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 反応性パルスDCスパッタリング成膜におけるBiFeO3系強磁性・強誘電薄膜の高品位作製の指針2020

    • 著者名/発表者名
      武田航太朗,吉村哲
    • 学会等名
      応用物理学会新領域 強的秩序G 第10回研究会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Attempt of application to memory or display devices in BiFeO3-based multiferroic films - Fabrication of high-qualified films, material research, and functional verification2019

    • 著者名/発表者名
      S. Yoshimura, M. Kuppan
    • 学会等名
      The 2nd World Summit on Advances in Science, Engineering and Technology (Indiana Summit-2019)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Trial to application of BiFeO3-based multiferroic films to new magnetic memory devices - Material research, fabrication of high-qualified films, and functional verification2019

    • 著者名/発表者名
      S. Yoshimura, M. Kuppan
    • 学会等名
      19th International Conference on Science, Engineering & Technology (ICSET 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Development of novel magnetic recording device driven by electric field using BiFeO3-based ferromagnetic and ferroelectric thin films2019

    • 著者名/発表者名
      S. Yoshimura
    • 学会等名
      2019 Global Research Efforts on Energy and Nanomaterials (GREEN 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] BiFeO3系強磁性・強誘電薄膜の記録・映像デバイス応用への試み~薄膜の高品位作製および材料探索から機能検証まで~2019

    • 著者名/発表者名
      吉村哲,M. Kuppan
    • 学会等名
      映像情報メディア学会研究会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Magnetization reversal of [Co/Pd] perpendicular magnetic film fabricated onto (Bi,La)(Fe,Co)O3 multiferroic film by applying electric field to multiferroic / magnetic laminated film2019

    • 著者名/発表者名
      S. Yoshimura, N. Oshita, M. Kuppan
    • 学会等名
      64th Annual Conference on Magnetism and Magnetic Materials (MMM 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 強磁性・強誘電/強磁性金属積層膜への電界印加による強磁性金属薄膜の磁化反転2019

    • 著者名/発表者名
      吉村哲,大下直哉,M. Kuppan
    • 学会等名
      第43回日本磁気学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 反応性パルスDCスパッタリング成膜におけるターゲット中酸素濃度がBiFeO3系薄膜の磁気・誘電特性へ及ぼす影響2019

    • 著者名/発表者名
      山本大地,吉村哲
    • 学会等名
      第43回日本磁気学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 反応性パルスDCスパッタリング成膜におけるBiFeO3系強磁性・強誘電薄膜の高品位作製の指針2019

    • 著者名/発表者名
      武田航太朗,吉村哲
    • 学会等名
      第43回日本磁気学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] High Functional Multiferroic Thin Films for Application to Novel Magnetic Devices with System of Magnetization Reversal by Electric Field2018

    • 著者名/発表者名
      S. Yoshimura and M. Kuppan
    • 学会等名
      Solar Quest Seminar 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] High Functional Multiferroic Thin Films for Novel Magnetic Devices with System of Magnetization Reversal by Electric Field2018

    • 著者名/発表者名
      S. Yoshimura and M. Kuppan
    • 学会等名
      International Workshop on Materials Technology and Applications 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Fabrication of highly qualified (Bi1-xBax)FeO3 multiferroic thin films by using a pulsed DC reactive sputtering method and demonstration of magnetization reversal by electric field2018

    • 著者名/発表者名
      S. Yoshimura and M. Kuppan
    • 学会等名
      he 21st International Conference on Magnetism (ICM2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Giant magnetic Kerr effect of (Bi1-xLax)(Fe0.75Co0.25)O3 multiferroic thin films with perpendicular magnetic anisotropy fabricated by a pulsed DC reactive sputtering technique2018

    • 著者名/発表者名
      M. Kuppan and S. Yoshimura
    • 学会等名
      The 21st International Conference on Magnetism (ICM2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Properties of magnetic Kerr effect of (Bi1-xLax)(Fe0.75Co0.25)O3 multiferroic thin films with perpendicular anisotropy fabricated by a pulsed DC reactive sputtering technique2018

    • 著者名/発表者名
      M. Kuppan and S. Yoshimura
    • 学会等名
      International Workshop on Materials Technology and Applications 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 反応性パルスDCスパッタリング法による(Bi1-xLax)(Fe,Co)O3強磁性・強誘電薄膜の高品位作製とその磁気および誘電特性2018

    • 著者名/発表者名
      M.Kuppan, 山本大地, 吉村哲
    • 学会等名
      第42回日本磁気学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 強磁性強誘電薄膜の電気磁気効果測定に向けた(Bi1-xLax)(Fe,Co)O3薄膜の磁気光学特性の評価2018

    • 著者名/発表者名
      吉村哲
    • 学会等名
      第42回日本磁気学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 反応性パルスDCスパッタリング法を用いて作製した強磁性強誘電(Bi1-xLax)(Fe,Co)O3薄膜の磁気・誘電特性の評価2018

    • 著者名/発表者名
      山本大地, M. Kuppan, 吉村哲
    • 学会等名
      応用物理学会東北支部第73回学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 強磁性強誘電薄膜の電気磁気効果測定に向けたBiFeO3系薄膜の磁気光学特性の評価2018

    • 著者名/発表者名
      吉村哲
    • 学会等名
      応用物理学会東北支部第73回学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 反応性パルスDCスパッタリング法による(Bi1-xBax)FeO3強磁性強誘電薄膜の高品位作製2018

    • 著者名/発表者名
      吉村哲、M.Kuppan
    • 学会等名
      応用物理学会新領域 強的秩序G 第6回研究会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 反応性パルスDCスパッタリング法による品位(Bi1-xBax)FeO3強磁性強誘電薄膜の作製とその磁気および誘電特性2017

    • 著者名/発表者名
      吉村哲
    • 学会等名
      第41回日本磁気学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] High Functional Multiferroic Thin Films for Application to Novel Magnetic Recording Devices with Electric-Field Writing Method2017

    • 著者名/発表者名
      Satoru Yoshimura
    • 学会等名
      International Conference on Advances in Material Science and Technology
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 反応性パルスDCスパッタリング法による(Bi1-xBax)FeO3強磁性強誘電薄膜の高品位作製とその磁気および誘電特性2017

    • 著者名/発表者名
      吉村哲、M.Kuppan
    • 学会等名
      スピニクス特別研究会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Fabrication of (Bi1-xLax)(Fe1-yCoy)O3 multiferroic thin films by using a pulsed DC reactive sputtering method and its magnetic properties2017

    • 著者名/発表者名
      M.Kuppan、S.Yoshimura、S.Kalainathan
    • 学会等名
      スピニクス特別研究会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Fabrication of highly qualified (B1-xBax)FeO3 multiferroic thin films by using a pulsed DC reactive sputtering technique and its magnetic and dielectric properties2017

    • 著者名/発表者名
      Satoru Yoshimura
    • 学会等名
      4th International Symposium on Advanced Magnetic Materials and Applications (ISAMMA)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2022-01-27  

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