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Bi(Fe,Co)O3エピタキシャル極薄膜の巨大磁化および分極の解明

研究課題

研究課題/領域番号 25600067
研究種目

挑戦的萌芽研究

配分区分基金
研究分野 応用物性
研究機関東北大学

研究代表者

永沼 博  東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (60434023)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2014年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2013年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
キーワードBiFeO3 / マルチフェロイクス / BiCoO3 / 極薄膜 / マルチフェロイックス / エピタキシャル / 電気磁気効果 / 巨大自発分極 / ペロブスカイト
研究成果の概要

BiFeO3およびBi(Fe,Co)O3を数nmまで極薄化しても非対称構造が保たれており、巨大な自発分極を観測することに成功した。これは、成長下地となっているSrTiO3基板によるエピタキシャル応力が原因であると考えられる。また、元素選択XMCD測定からBiFeO3とCoFeの界面で磁化が増大していることが示唆された。これは、BiFeO3中のFeのキャンと角度の増大もしくはBiFeO3の高い自発分極により界面に形成した電荷がCoFeのバンド構造を変調したことなどが考えられる。本成果はBiFe(Co)O3の極薄膜を障壁材料とした巨大電気・磁気抵抗効果の発現が期待できることを示唆した。

報告書

(3件)
  • 2014 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2013 実施状況報告書
  • 研究成果

    (21件)

すべて 2015 2014 2013

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件、 オープンアクセス 3件、 謝辞記載あり 5件) 学会発表 (13件) (うち招待講演 5件) 図書 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] 100-nm-sized magnetic domain reversal by the magneto-electric effect in self-assembled BiFeO3/CoFe2O4 bilayer films2015

    • 著者名/発表者名
      Keita Sone, Hiroshi Naganuma, Masaki Ito, Takamichi Miyazaki, Takashi Nakajima, Soichiro Okamura
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 5

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Evidence of rhombohedral structure within BiFeO3 thin film grown on SrTiO32015

    • 著者名/発表者名
      In-Tae Bae and Hiroshi Naganuma
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 8 号: 3 ページ: 031501-031501

    • DOI

      10.7567/apex.8.031501

    • NAID

      210000137418

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Preparation of monoclinic 0.9(BiFeO3)-0.1(BiCoO3) epitaxial films on orthorhombic YAlO3 (100) substrates by r.f. magnetron sputtering2015

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Naganuma, Koki Mukaiyama, Mikihiko Oogane, and Yasuo Ando
    • 雑誌名

      Journal of Crystal Growth

      巻: 409 ページ: 18-22

    • DOI

      10.1016/j.jcrysgro.2014.09.044

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Preparation of a heteroepitaxial LaxSryMnzO3/BiFeO3 bilayer by r.f. magnetron sputtering with various oxygen gas flow ratios2014

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Naganuma, Tomonose Ichinose, Husne. A. Begum, Seiya Sato, X. F. Han, Takamichi Miyazaki, In-Tae Bae, Mikihiko Oogane, Yasuo Ando
    • 雑誌名

      AIP Advances

      巻: 4 号: 8

    • DOI

      10.1063/1.4893998

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Multiferroic BiFeO3 glass-ceramics: Phase formation and physical property2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Takahashi, K. Meguro, H. Naganuma, N. Terakado, T. Fujiwara
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 104 号: 22

    • DOI

      10.1063/1.4881138

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Leakage current under high electric fields and magnetic properties in Co and Mn co-substituted BiFeO3 polycrystalline films2014

    • 著者名/発表者名
      Jun Miura, Takashi Nakajima, Hiroshi Naganuma, Soichiro Okamura
    • 雑誌名

      Thin Solid Films

      巻: 558 ページ: 194-199

    • DOI

      10.1016/j.tsf.2014.03.046

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] マルチフェロイックスを障壁材料としたトンネル接合素子の展望2015

    • 著者名/発表者名
      永沼 博
    • 学会等名
      セラミックス協会若手講演会
    • 発表場所
      岡山大学(岡山市)
    • 年月日
      2015-03-17
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ペロブスカイトBiFeO3を用いたトンネル接合の伝導性2015

    • 著者名/発表者名
      永沼 博
    • 学会等名
      『強誘電体障壁を有するFe4N基トンネル接合素子の開発』 第1回研究会
    • 発表場所
      東北大学電気通信研究所(仙台市)
    • 年月日
      2015-02-20
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 菱面体晶BiFeO3を障壁層としたトンネル接合素子2015

    • 著者名/発表者名
      永沼 博
    • 学会等名
      第283回応用セラミックス研究所講演会 「第4回材料構造講演会」
    • 発表場所
      東工大すずかけ台キャンパス(横浜市)
    • 年月日
      2015-01-23
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] BiFeO3を障壁層に用いたトンネル接合の作製2015

    • 著者名/発表者名
      一ノ瀬 智浩, 永沼 博, 大兼 幹彦, 安藤 康夫
    • 学会等名
      誘電体スピントロニクス研究会
    • 発表場所
      東北大学
    • 年月日
      2015-01-04
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] SrTiO3[110]入射ナノビーム電子線回折によるBiFeO3エピタキシャル膜の構造解析2015

    • 著者名/発表者名
      佐藤 聖也, 永沼 博, Bae In-Tae, 一ノ瀬 智浩, 大兼 幹彦, 安藤 康夫
    • 学会等名
      誘電体スピントロニクス研究会
    • 発表場所
      東北大学(仙台市)
    • 年月日
      2015-01-04
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] BiFeO3を障壁層としたマルチフェロイックトンネル接合素子2014

    • 著者名/発表者名
      永沼 博
    • 学会等名
      スピニクス研究会 『最先端スピントロニクスと酸化物薄膜』
    • 発表場所
      東北大学さくらホール(仙台市)
    • 年月日
      2014-12-12
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] BiFeO3 を障壁層に用いたトンネル接合の作製2014

    • 著者名/発表者名
      一ノ瀬 智浩, 永沼 博, 大兼 幹彦, 安藤 康夫
    • 学会等名
      応用物理学会東北支部学術講演会
    • 発表場所
      東北大学(仙台市)
    • 年月日
      2014-12-04
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 電子線回折を用いたBiFeO3 エピタキシャル薄膜の結晶対称性評価2014

    • 著者名/発表者名
      佐藤 聖也, 永沼 博, Bae In-Tae, 一ノ瀬 智浩, 大兼 幹彦, 安藤 康夫
    • 学会等名
      応用物理学会東北支部学術講演会
    • 発表場所
      東北大学(仙台市)
    • 年月日
      2014-12-04
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] LaSrMnO3/BiFeO3ヘテロ接合の作製2014

    • 著者名/発表者名
      一ノ瀬 智浩, 永沼 博, 大兼 幹彦, 安藤 康夫
    • 学会等名
      応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      北海道大学(札幌市)
    • 年月日
      2014-09-18
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 電子線回折によるBiFeO3エピタキシャル膜の構造解析2014

    • 著者名/発表者名
      佐藤 聖也, 永沼 博, Bae In-Tae, 一ノ瀬 智浩, 大兼 幹彦, 安藤 康夫
    • 学会等名
      応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      北海道大学(札幌市)
    • 年月日
      2014-09-17
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] YAlO3(100)基板上に成長したBiFe0.9Co0.1O3エピタキシャル膜の構造と磁気特性2013

    • 著者名/発表者名
      一ノ瀬智浩,永沼博,大兼幹彦,安藤康夫
    • 学会等名
      応用物理学会東北支部学術講演会
    • 発表場所
      山形大学米沢キャンパス
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Monoclinic Bi(Fe0.9Co0.1)O3 epitaxial films grown on YAlO3 (100) substratesby r.f. magnetron sputtering2013

    • 著者名/発表者名
      Tomohiro Ichinose, Hiroshi Naganuma, Mikihiko Oogane and Yasuo Ando
    • 学会等名
      応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      同志社大学
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Investigation of Dzyaloshinskii-Moriya interaction in rhombohedral and tetragonal BiFeO3/CoFe bilayers2013

    • 著者名/発表者名
      K. Mukaiyama, H. Naganuma, M. Oogane, Y. Ando
    • 学会等名
      2013 Solid State Device and Materials
    • 発表場所
      ヒルトン福岡
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [図書] Optical properties of Multiferroic BiFeO3 films2013

    • 著者名/発表者名
      Hiromi Shima, Hiroshi Naganuma, Soichiro Okamura
    • 総ページ数
      549
    • 出版者
      Intech
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [産業財産権] マルチフェロイックトンネル接合素子および超高感度センサーデバイス2014

    • 発明者名
      永沼 博, 大兼 幹彦, 安藤 康夫, 一ノ瀬 智浩
    • 権利者名
      永沼 博, 大兼 幹彦, 安藤 康夫, 一ノ瀬 智浩
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2014-12-03
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

URL: 

公開日: 2014-07-25   更新日: 2019-07-29  

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