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可視域で透明な希土類磁性酸化物ガラスの開発と光デバイス化

研究課題

研究課題/領域番号 19018011
研究種目

特定領域研究

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関名古屋工業大学

研究代表者

早川 知克  名古屋工業大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (00293746)

研究分担者 野上 正行  名古屋工業大学, 大学院・工学研究科, 教授 (90198573)
研究期間 (年度) 2007 – 2008
研究課題ステータス 完了 (2007年度)
配分額 *注記
1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
2007年度: 1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
キーワードファラデー回転 / 磁性酸化物 / 可視域透明性 / 希土類イオン / 磁性クラスタ / 超交換相互作用 / マンガンイオン / 光アイソレータ
研究概要

可視域で透明な希土類磁性酸化物ガラスは高いファラデー回転特性を示すことから、可視用光アイソレータ材料として有望である。着目しているガラスはEuOを含有するアルミノシリケートガラスであり、近年我々の研究グループでEuO高濃度化に成功したものである。本研究では、本ガラスの光磁気特性向上のために遷移金属イオンMn^<2+>を添加し、そのファラデー回転特性を調べたので報告する。
まず、Eu_2O_3, MnO, C (glassy), Al_2O_3を所定量で配合(C/Eu=4 in molar)してH_2ガス中1200℃で10時間加熱処理し、Eu_<1-x>Mn_xAl_2O_4粉末(x=0,0.02,0.05,0.10)を準備した.そしてEu_<1-x>Mn_xAl_2O_4: SiO_2=1:1に混合した粉末を一軸加圧して成型体(8mmφ×25mm)としH_2ガス中1500℃で5時間加熱処理して焼結体を得た.この焼結体をArガス雰囲気とした赤外線集光加熱炉中で溶融し,双ローラーで超急冷することでガラスを得た.磁化特性はSQUID磁束計(Quantum Design, MPMS-5)にて測定した。そしてx=0および0.02試料についてファラデー回転特性の温度依存性を測定した。ファラデー回転測定は波長632.8nm (He-Neレーザー)でパルス磁場(〜16T, 28ms)を印加して行った.
ベルデ定数の温度依存性(x=0および0.02)の測定結果を得た。常磁性体のファラデー回転は磁化率に比例することがVan-Vleck&Hebb (1934)により示されており、現象論的にベルデ定数の逆数は温度の関数として|V|^<-1>=AT+Bと書ける。どちらの試料も|V|^<-1>の値は温度が高くなるに従い直線的に変化していったが、x=0の試料では、T=150K以上で急速にベルデ定数Vが減少し(|V|^<-1>は増加し)、250Kでの値は-157.6[rad. T^<-1>m^<-1>]となった。一方、x=0.02試料ではほぼ直線的に変化し続け、同じ温度でのベルデ定数は-185.3[rad. T^<-1>m^<-1>]であった。また、磁化率Xの温度依存性を測定したところ、室温から50Kまではキュリーワイス型X=C/(T-T_c)と負のキュリー温度T_cで表される磁化特性を示し、Mn^<2+>イオンへの置換とともにT_cの絶対値が大きくなった。これらのことから、Eu^<2+>イオンとMn^<2+>イオンの間に酸素を介した超交換相互作用が働き反平行スピン配列が形成され、そのために温度依存性の少ないファラデー回転特性を示したと考えられ、結果として室温でのファラデー回転特性向上が達成された。

報告書

(1件)
  • 2007 実績報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2008 2007 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (8件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Estimation of the fs laser spot temperature inside TeO_2-ZnO-Nb_2O_5 glass by using up-conversion green fluorescence of Er^<3+> ions2008

    • 著者名/発表者名
      T. Hayakawa, M. Hayakawa, and M. Nogami,
    • 雑誌名

      J. Alloys and Comp. 451

      ページ: 77-80

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magnetic properties of EuO-Al_2O_3-SiO_2 glasses with high Eu^<2+> concentration2007

    • 著者名/発表者名
      Y. Sugihara, T. Hayakawa, and M. Nogami,
    • 雑誌名

      J. Ceram. Soc. Japan 115

      ページ: 602-604

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Redox equilibirium of samarium ions doped in Al_2O_3-SiO_2 glasses2007

    • 著者名/発表者名
      M. Nogami, T. Hagiwara, G. Kawamura, E1-Sayed Ghaith and T. Hayakawa,
    • 雑誌名

      J. Lumin. 124

      ページ: 291-296

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Enhanced photocatalytic activities of core-shell Au-titanate nanoparticles2007

    • 著者名/発表者名
      T. Hayakawa, M. Hori, C. Pagnoux, J.F.Baumard, M. Nogami,
    • 雑誌名

      Chem. Lett., 36

      ページ: 128-129

    • NAID

      10018663578

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Eu^<3+>-fluorescence properties in nano-crystallized SnO_2-SiO_2 glass-ceramics2007

    • 著者名/発表者名
      V. Gue, H. You, T. Hayakawa, and M. Nogami,
    • 雑誌名

      J. Sol-Gel Sci. Tech. 41

      ページ: 231-236

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] SnO_2-SiO_2系ガラスにおける結晶化挙動2008

    • 著者名/発表者名
      原田和典・野上正行・早川知克
    • 学会等名
      日本セラミックス協会2008年年会
    • 発表場所
      長岡
    • 年月日
      2008-03-22
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Tm^<3+>-Yb^<3+>共添加テルライトガラスのアップコンバージョン発光特性2008

    • 著者名/発表者名
      新美晴生・早川知克・野上正行・J.R. Duclere・P. Thomas
    • 学会等名
      日本セラミックス協会2008年年会
    • 発表場所
      長岡
    • 年月日
      2008-03-22
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Eu^<2+>イオン添加Al_2O_3-SiO_2ガラスの作製および青色発光特性2008

    • 著者名/発表者名
      岸本由佳理・早川知克・野上正行
    • 学会等名
      日本セラミックス協会2008年年会
    • 発表場所
      長岡
    • 年月日
      2008-03-22
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Eu_<1-x>Mn_xO-Al_2O_3-SiO_2ガラスのファラデー回転特性2008

    • 著者名/発表者名
      早川知克・杉原洋亮・渡辺和博・野上正行
    • 学会等名
      日本セラミックス協会2008年年会
    • 発表場所
      長岡・新潟
    • 年月日
      2008-03-21
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Eu_<1-x>Mn_xO-Al_2O_3-SiO_2ガラスのファラデー回転特性2008

    • 著者名/発表者名
      早川知克・杉原洋亮・渡辺和博・野上正行
    • 学会等名
      日本セラミックス協会2008年年会
    • 発表場所
      長岡
    • 年月日
      2008-03-21
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Eu^<3+>添加SnO_2-TiO_2ナノコンポジット薄膜の作製と発光特性2007

    • 著者名/発表者名
      早川知克、小島丈尚、野上正行
    • 学会等名
      日本セラミックス協会第48回ガラスおよびフォトニクス材料討論会
    • 発表場所
      豊橋
    • 年月日
      2007-11-29
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Er^<3+>添加TeO_2-Nb_2O_5-ZnOガラスのJudd-Ofelt解析とfsレーザー加熱2007

    • 著者名/発表者名
      早川知克、早川雅彦、野上正行
    • 学会等名
      日本セラミックス協会第20回秋季シンポジウム
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2007-09-12
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] New optical emission properties of rare-earth ions-doped glasses2007

    • 著者名/発表者名
      M. Nogami
    • 学会等名
      5th Int. Comf. Rare-earth Development Appl.
    • 発表場所
      Baotou, China
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://yserv.mse.nitech.ac.jp/~nogamilab/index.html

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書

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公開日: 2007-04-01   更新日: 2018-03-28  

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