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粒子傾斜構造によるトンネル磁気-誘電効果薄膜の広帯域・高周波化

研究課題

研究課題/領域番号 19K15285
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分26020:無機材料および物性関連
研究機関東北大学

研究代表者

曹 洋  東北大学, 学際科学フロンティア研究所, 助教 (50804598)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2020年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2019年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
キーワードcomposition-gradient / broadband frequency / magneto-dielectric / Si dopant / dielectric enhanment / Composition-gradient / large enhancement / dielectric properties / nanogranular films / Dielectric properties / Magneto-dielectric / Granular nanostructure / Gradient distribution / tunnel magnetodielectric / high-frequency response
研究開始時の研究の概要

In 2014, we discover a tunneling magneto-dielectric (TMD) effect in nanocomposites based on a completely new mechanism of spin-dependent quantum tunneling phenomenon. From the practical viewpoint,wide-frequency band, high-frequency TMD effect is very demanding. Here, to achieve this objective, I propose a granular-Functional Gradient Materials with wide distribution of inter-granular spacing.

研究成果の概要

2014年に私たちのグループによって発見されたナノコンポジットのトンネリング磁気誘電(TMD)効果は、最大誘電率変動の狭いピークを特徴としています。 これにより、広い周波数範囲での磁電アプリケーションが制限されます。 実用的な観点から、広帯域TMD応答の開発が強く求められています。 この研究では、広帯域・高周波化TMD効果を示すことができる粒子傾斜構造を提案および製造しました。 さらに、従来のナノグラニュラーフィルムに少量のSiを添加するだけで、最大8.5%という前例のない高いTMD効果を実現しました。

研究成果の学術的意義や社会的意義

This research results may have potential in practical high-frequency band device applications in such as 5G cell phones as well as other high-frequency mobile devices.

報告書

(3件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 3件、 査読あり 3件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 3件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Composition-graded multilayer nanogranular films enabling broadband tunneling magneto-dielectric effect: Role of the granular distribution2021

    • 著者名/発表者名
      Cao Yang、Kobayashi Nobukiyo、Ohnuma Shigehiro、Masumoto Hiroshi
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 118 号: 3 ページ: 032901-032901

    • DOI

      10.1063/5.0027233

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Large magnetodielectric effect based on spin-dependent charge transfer in metal?insulator type Co-(BaF2) nanogranular films2020

    • 著者名/発表者名
      Kijima-Aoki Hanae、Cao Yang、Kobayashi Nobukiyo、Takahashi Saburo、Ohnuma Shigehiro、Masumoto Hiroshi
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 128 号: 13 ページ: 133904-133904

    • DOI

      10.1063/5.0021636

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Large tunneling magneto-dielectric enhancement in Co(Fe)-MgF2 granular films by minor addition of Si2020

    • 著者名/発表者名
      Cao Yang、Kobayashi Nobukiyo、Ohnuma Shigehiro、Masumoto Hiroshi
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 117 号: 7 ページ: 072904-072904

    • DOI

      10.1063/5.0014137

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] スパッタリング法による Fe-F-C ナノ複相薄膜の構造と磁気-誘電特性2021

    • 著者名/発表者名
      野川健太,曹 洋, 青木 英恵, 小林 伸聖, 大沼 繁弘, 増本 博
    • 学会等名
      日本セラミックス協会基礎科学討論会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Structure and dielectric properties of (CoF/FeF)-C nanocomposites2020

    • 著者名/発表者名
      Yang Cao, Nogawa Kenta, Nobukiyo Kobayashi, Shigehiro Ohnuma, and Hiroshi Masumoto
    • 学会等名
      日本セラミックス協会 第33回秋季シンポジウム
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] トンネル効果に与える Co-BaF2 ナノグラニュラー層状膜の Co 粒子の形状と周期性の影響2020

    • 著者名/発表者名
      青木 英恵, 曹 洋, 大沼 繁弘, 小林 伸聖, 増本 博
    • 学会等名
      日本金属学会2020年秋期講演大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Co-MgO 系ナノコンポジット薄膜の電気および磁気特性2020

    • 著者名/発表者名
      木村 萌,曹 洋, 青木 英恵, 大沼 繁弘, 小林 伸聖, 増本 博
    • 学会等名
      日本金属学会2020年秋期講演大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Fe-PTFE 系ナノ複相薄膜の構造と磁気-誘電特性2020

    • 著者名/発表者名
      野川健太,曹 洋, 青木 英恵, 小林 伸聖, 大沼 繁弘, 増本 博
    • 学会等名
      日本セラミックス協会東北北海道支部研究表会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Tunneling Magneto-Dielectric (TMD) effect: Recent advances and future perspectives2019

    • 著者名/発表者名
      Yang Cao
    • 学会等名
      The 10th Pacific Rim International Conference on Advanced Materials and Processing (PRICM10)
    • 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] Emerging Tunneling Magneto-Dielectric (TMD) Effect and Recent Progress2019

    • 著者名/発表者名
      Yang Cao
    • 学会等名
      The 11th China-Japan Symposium on Ferroelectric Materials and Their Applications
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Structure and Magneto-dielectric Properties in Co-F-C Nanocomposites2019

    • 著者名/発表者名
      Yang Cao
    • 学会等名
      The 13th Pacific Rim Conference of Ceramic Societies (PACRIM13)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2022-01-27  

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