| 研究課題/領域番号 |
19K04229
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分19020:熱工学関連
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| 研究機関 | 兵庫県立工業技術センター |
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研究代表者 |
泉 宏和 兵庫県立工業技術センター, その他部局等, 部次長 (70470226)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2019年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
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| キーワード | multiferroics / electrocaloric effect / PLD / laser assist / 圧電応答 / 磁気応答 / 交差相関 / 薄膜 / 焦電 / エピタキシャル歪 / 応力 / レーザー光援用照射 / マルチフェロイクス / 電気熱量効果 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
マルチフェロイクス物質は、電場の印加により分極（電気双極子）だけでなく磁気スピン（磁気双極子）も制御できるという特性をもつ。本研究では、それぞれの秩序が、大きなエントロピー変化の得られる相転移温度近傍においてどのような相関を示すのかを明らかにすることで、分極と磁気スピンという２つの秩序を利用する新奇冷却素子の創製を目指す。このために、相転移温度近傍での電場印加時における分極／磁気スピン秩序の相関を誘電特性と磁気特性の評価から明らかにするとともに、薄膜の微細組織構造が分極と磁気スピン秩序の相関に与える影響について評価を行うことで、新奇冷却素子の作業物質に適した物質の設計指針を獲得する。
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| 研究成果の概要 |
室温以上の温度領域で使用可能なマルチフェロイクス物質として知られるBiFeO3を対象とし、電場による分極および磁気スピン秩序の同時制御による新奇冷却素子の創製に関する知見を得るため、転移温度近傍における分極および磁気スピン秩序の相関を調査した。
高電場を印加することが可能な絶縁性に優れたBiFeO3薄膜を「その場レーザー光援用照射」により作製するとともに、LaとAlによる元素置換においても絶縁性が改善することが明らかとなった。また、薄膜に応力を印加すると自発分極が大きくなること、元素置換を行った系で、電場による分極反転により磁気スピン秩序もわずかながら反転する傾向のあることが明らかとなった。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究では、電場による両者のエントロピー変化の同時制御を用いる新奇冷却素子の創製についての知見を得るため、相転移温度近傍における分極および磁気スピン秩序の相関についての調査を行った。「その場レーザー光援用照射」により高品質な結晶性薄膜が得られたという成果は、原理的に、幅広い材料系に適用することが可能な手法で、その応用範囲は広い。また、これまで元素置換により強磁性を発現させた系で見られていた電場による分極反転と同時に起こる磁気スピン秩序の反転が、わずかではあるが強磁性を発現していない系で見られたことは、より詳細な検証が必要ではあるが、新たな知見としての意義があると考えられる。
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