ナノ構造を利用したマルチフェロイック結晶の創製とその外場応答

• 研究課題/領域番号: 25706022
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 一部基金
• 研究分野: 薄膜・表面界面物性
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 高橋 竜太 東京大学, 物性研究所, 助教 (80546573)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 24,960千円 (直接経費: 19,200千円、間接経費: 5,760千円); 2015年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円); 2014年度: 7,800千円 (直接経費: 6,000千円、間接経費: 1,800千円); 2013年度: 14,820千円 (直接経費: 11,400千円、間接経費: 3,420千円)
• キーワード: マルチフェロイック / 酸化物エレクトロニクス / ナノ構造 / 酸化物

研究成果の概要

ナノ構造の生成によって磁性と強誘電性を併せ持つマルチフェロイック材料を人工的に作製することを目的としている。ダブルペロブスカイト構造を持つ強磁性体La2NiMnO6の薄膜結晶をSrTiO3(001)基板上に作製した。エピタキシャルストレインによって強誘電性が発現することを初めて見出した。続けて、層状ペロブスカイトの中に磁性体CoFe2O4が埋め込まれたナノコンポジット結晶を作製した。焦電性測定から自発分極を持った極性結晶であることがわかり、CoFe2O4に由来する磁性のヒステリシスも観測した。マグネトキャパシタンスを計測することにも成功し、マルチフェロイックな材料であることを実証した。

研究成果

• [国際共同研究] ノルウェー工科大学(ノルウェー)
• [国際共同研究] ニューサウスウェルズ大学(オーストラリア)
• [雑誌論文] The effect of polar (111)-oriented SrTiO3 on initial perovskite growth (2016)
  • 著者名/発表者名: I. Hallsteinsen, M. Nord, T. Bolstad, P. -E. Vullum, J. E. Boschker, P. Longo, R. Takahashi, R. Holmestad, M. Lippmaa, T. Tybell
  • 雑誌名: Cryst. Growth Des. 巻: 16 号: 4 ページ: 2357-2362
  • DOI: 10.1021/acs.cgd.6b00143
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A-site-driven ferroelectricity in strained ferromagnetic La2NiMnO6 thin films (2015)
  • 著者名/発表者名: R. Takahashi, I. Ohkubo, K. Yamauchi, M. Kitamura, Y. Sakurai, M. Oshima, T. Oguchi, Y. Cho, and M. Lippmaa
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 91 号: 13 ページ: 061605-061605
  • DOI: 10.1103/physrevb.91.134107
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Photo-electrochemical epitaxy of silver-oxide clathrate Ag7O8M (M=NO3, HSO4) on rutile-type Nb-doped TiO2 single crystals (2015)
  • 著者名/発表者名: R. Tanaka, R. Takahashi, S. Takata, M. Lippmaa, Y. Matsumoto
  • 雑誌名: CrystEngComm 巻: 17 号: 19 ページ: 3701-3707
  • DOI: 10.1039/c5ce00329f
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Magnetic coupling at perovskite and rock-salt structured interfaces (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Matvejeff, E. Ahvenniemi, R. Takahashi, M. Lippmaa
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 巻: 107 号: 14 ページ: 141604-141604
  • DOI: 10.1063/1.4931705
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Interfacial capacitance between a ferroelectric Fe3O4 thin film and a semiconducting Nb:SrTiO3 substrate (2015)
  • 著者名/発表者名: R. Takahashi,Y. Cho, M. Lippmaa
  • 雑誌名: J. Appl. Phys 巻: 117 号: 1 ページ: 014104-014104
  • DOI: 10.1063/1.4905384
  • 査読あり
• [雑誌論文] Growth temperature effect on the structural and magnetic properties of Fe3O4 films grown by the self-template method (2014)
  • 著者名/発表者名: R. Takahashi, H. Misumi and M. Lippmaa
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 巻: 116 号: 3 ページ: 033918-033918
  • DOI: 10.1063/1.4890510
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Electronic Structure and Photoelectrochemical Properties of an Ir-Doped SrTiO3 Photocatalyst (2014)
  • 著者名/発表者名: Seiji Kawasaki, Ryota Takahashi, Kazuto Akagi, Jun Yoshinobu, Fumio Komori, Koji Horiba, Hiroshi Kumigashira, Katsuya Iwashina, Akihiko Kudo, Mikk Lippmaa
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. C 巻: 118 号: 35 ページ: 20222-20228
  • DOI: 10.1021/jp5062573
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Spontaneous growth of strain-free magnetite nano crystals via temperature-driven dewetting (2014)
  • 著者名/発表者名: R. Takahashi, H. Misumi, T. Yamamoto, and M. Lippmaa
  • 雑誌名: Crystal Growth & Design 巻: 14 号: 3 ページ: 1264-1271
  • DOI: 10.1021/cg5000414
  • 査読あり
• [雑誌論文] Epitaxial Bi5Ti3FeO15-CoFe2O4 pillar-marix mutiferroic nanostructures (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Imai, X. Cheng, H. L. Xin, E. A. Eliseev, A. N. Morozovska, S. V. Kalinin, R. Takahashi, M. Lippmaa, Y. Matsumoto and V. Nagarajan
  • 雑誌名: ACS Nano 巻: 12 号: 12 ページ: 11079-11086
  • DOI: 10.1021/nn404779x
  • 査読あり
• [学会発表] Fe3O4薄膜のSolid-state dewettingのAFM観察 (2016)
  • 著者名/発表者名: 正能大起、高橋竜太、小沼碧海、丸山伸吾、松本祐司、S. Solmaz、N. Valanoor、Mikk Lippmaa
  • 学会等名: 第63回応用物理学学術講演会
  • 発表場所: 東京都目黒区、東京工業大学
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] 強磁性体 La2NiMnO6薄膜における強誘電性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 高橋竜太、大久保勇男、山内邦彦、北村未歩、桜井康成、尾嶋正治、小口多美夫、長康雄、Mikk Lippmaa
  • 学会等名: 強的秩序とその操作にかかわる研究グループ 第1回研究会
  • 発表場所: 東京都港区、田町
  • 年月日: 2016-01-04
  • 招待講演
• [学会発表] A-site driven ferroelectricity in strained La2NiMnO6 thin films (2015)
  • 著者名/発表者名: R. Takahashi, and M. Lippmaa
  • 学会等名: EMN 3CG 2015 Collaboration Conference on Crystal Growth
  • 発表場所: 中国、香港
  • 年月日: 2015-12-14
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Negligible covalent bonding in proper ferroelectric ferromagnet: strained La2NiMnO6 thin film (2015)
  • 著者名/発表者名: R. Takahashi, I. Ohkubo, K. Yamauchi, M. Kitamura, Y. Sakurai, M. Oshima, T. Oguchi, Y. Cho, M. Lippmaa
  • 学会等名: Material Research Society 2015 Fall meeting
  • 発表場所: アメリカ、ボストン
  • 年月日: 2015-11-29
  • 国際学会
• [学会発表] A-site displacement in ferroelectric and ferromagnetic strained La2NiMnO6 thin films (2015)
  • 著者名/発表者名: R. Takahashi, I. Ohkubo, K. Yamauchi, M. Kitamura, Y. Sakurai, M. Oshima, T. Oguchi, Y. Cho, M. Lippmaa
  • 学会等名: The 9th International Conference on the Science and Technology for Advanced Ceramics (STAC9)
  • 発表場所: 茨城県、つくば市、エポカル
  • 年月日: 2015-10-19
  • 国際学会
• [学会発表] A-siteが変位する強磁性強誘電体： La2NiMnO6薄膜 (2015)
  • 著者名/発表者名: 高橋竜太、大久保勇男、山内邦彦、北村未歩、桜井康成、尾嶋正治、小口多美夫、長康雄、Mikk Lippmaa
  • 学会等名: 第76回応用物理学学術講演会
  • 発表場所: 愛知県名古屋市、名古屋国際会議場
  • 年月日: 2015-09-13
• [学会発表] Spontaneous growth of Fe3O4 nanopyramid structures (2014)
  • 著者名/発表者名: R. Takahashi, T. Yamamoto, M. Lippmaa
  • 学会等名: 2014 Collaborative Conference on Crystal Growth
  • 発表場所: Phuket, Thailand
  • 年月日: 2014-11-04 – 2014-11-07
  • 招待講演
• [学会発表] Pyroelectric detection of spontaneous polarization in multiferroic La2NiMnO6 thin films (2014)
  • 著者名/発表者名: R. Takahashi, I. Ohkubo, M. Kitamura, M. Oshima, M. Lippmaa
  • 学会等名: Material Research Society 2014 Spring meeting
  • 発表場所: San Francisco in USA
  • 年月日: 2014-04-21 – 2014-04-25
  • 招待講演
• [学会発表] Pyroelectric detection of spontaneous polarization in multiferroic La2NiMnO6 thin films (2014)
  • 著者名/発表者名: R. Takahashi, I. Ohkubo, M. Kitamura, M. Oshima, M. Lippmaa
  • 学会等名: Material Research Society 2014 Spring meeting
  • 発表場所: San Francisco, USA
  • 招待講演
• [学会発表] La2NiMnO6薄膜の強誘電性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 高橋竜太、大久保勇男、北村未歩、桜井康成、尾嶋正治、長康雄、Mikk Lippmaa
  • 学会等名: 第61回応用物理学学術講演会
  • 発表場所: 青山学院大学(東京都)
• [学会発表] Pyroelectric response of an Fe3O4/Nb:SrTiO3 interface (2013)
  • 著者名/発表者名: R. Takahashi, M. Lippmaa
  • 学会等名: The 12th Asia Pacific Physics Conference
  • 発表場所: 幕張メッセ(千葉県)
• [学会発表] Interfacial capacitance between an Fe3O4 film and a Nb:SrTiO3 substrate (2013)
  • 著者名/発表者名: R. Takahashi, Y. Cho and M. Lippmaa
  • 学会等名: Material Research Society 2013 Fall meeting
  • 発表場所: Boston, USA
• [学会発表] Self-assembled growth of magnetite nano-pyramid (2013)
  • 著者名/発表者名: R. Takahashi, H. Misumi, T. Yamamoto, M. Lippmaa
  • 学会等名: Material Research Society 2013 Fall meeting
  • 発表場所: Boston, USA
• [学会発表] Spontaneous growth of Fe3O4 nano-pyramid arrays (2013)
  • 著者名/発表者名: R. Takahashi, T. Yamamoto, M. Lippmaa
  • 学会等名: Workshop on Oxide Electronics 20
  • 発表場所: Singapore
• [学会発表] マグネタイトのピラミッド構造の初期成長 (2013)
  • 著者名/発表者名: 高橋竜太、三隅光、山本剛久、Mikk Lippmaa
  • 学会等名: 第74回応用物理学学術講演会
  • 発表場所: 同志社大学(京都府)
• [備考]
  • URL: http://ryota718.wix.com/home
• [備考] 研究代表者のホームページ
  • URL: http://lippmaa.issp.u-tokyo.ac.jp/Takahashi/Homepage/About_Me.html