| 研究課題/領域番号 |
20H02614
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分29020:薄膜および表面界面物性関連
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| 研究機関 | 北海道大学 (2021-2023)
東京大学 (2020) |
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研究代表者 |
片山 司 北海道大学, 電子科学研究所, 准教授 (50784617)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 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 |
17,940千円 (直接経費: 13,800千円、間接経費: 4,140千円)
2023年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2022年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2021年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2020年度: 8,320千円 (直接経費: 6,400千円、間接経費: 1,920千円)
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| キーワード | 機能性酸化物薄膜 / 強誘電 / 強磁性 / 磁性 / 強誘電性 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
近年、遷移金属酸化物のナノドメイン構造制御による機能拡張が盛んに報告されている。しかし従来、酸化物材料のドメイン境界密度は小さく、マクロ物性への影響は限られていた。申請者はこれまで高いドメイン密度を有する酸化物薄膜材料の作製やドメイン境界を活用した磁気・誘電特性の新奇物性探索を進めてきた。本研究ではそこで得た合成戦略をマルチフェロイック材料、強磁性－反強磁性転移材料、金属－絶縁体材料、高誘電材料などに駆使することで、酸化物を対象とした高密度ナノドメイン構造制御技術の確立を目指す。さらにその技術応用によりドメイン境界を舞台にした遷移金属酸化物の電荷・スピンの新奇機能開拓を進める。
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| 研究実績の概要 |
遷移金属酸化物は遷移金属元素の種類と結晶構造の組み合わせにより、光触媒・高温超伝導・巨大磁気抵抗・強誘電などの多種多様な物性を示すため、基礎研究から応用開発まで精力的な新奇物性探索が展開されている。中でも最近注目され始めたのが、ナノドメイン構造制御による機能拡張である。例えば、ドメイン境界を活用することでバンドギャップ以上のエネルギーの光起電力を得ることや、磁気スピン秩序を反強磁性から強磁性に変調すること、さらに二次元超伝導の発現など様々な新奇物性が報告されている。この様なドメイン由来の新奇物性を広く活用する上で、高密度ドメインを酸化物中に形成することが重要となる。しかしながら、これまで酸化物薄膜でのドメイン密度(単位面積当たりのドメイン数)は小さく、マクロ物性への影響は限られていた。本研究では高密度ドメインを有する酸化物材料の合成手法開拓と物性開拓を進めた。
申請者はマルチフェロイック材料の六方晶希土類酸化物(h-RFeO3)系材料において、P63cm構造とP-3C構造から成る高密度ドメインを膜内に形成し、この系で初めての室温反強誘電特性の発見に成功した[J. Kasahara, T. Katayama* et al., ACS Appl. Mater. Interfaces (2021)]。この様な反強誘電材料では電場により強誘電構造と反強誘電構造をスイッチングすることができるため、巨大な電気熱量効果が生まれることからも注目を集めている。またh-RFeO3はマルチフェロイック材料（磁気秩序と強誘電秩序の二つの強的秩序を併せ持つ材料）のため磁場による強誘電変調も期待されていた。本研究では磁気相転移に伴う強誘電特性の変調についても研究を進めた[Y. Liu, T. Katayama* et al., ACS Appl. Mater. Interfaces (2024)]。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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