レーザMBE法による強誘電体/強磁性体人工格子の創成と新規メモリ素子化研究

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09750357
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 田畑 仁 大阪大学, 産業科学研究所, 助教授 (00263319)
• キーワード: 強誘電体 / 強磁性体 / 人工格子 / ペロブスカイト / レーザーMBE / メモリ素子 / 機能調和材料 / 構造相転移

研究概要

従来、各々独立に研究が行われてきた誘電体、磁性体、超伝導体等の機能性酸化物を、遷移金属酸化物としてひと纏まりにとらえ、これらの電気・磁気的特性を統一的に解釈す
(1)対象材料の選定。強磁性体/強誘電体人工格子のヘテロエピタキシャル成長が期待できる材料の組み合わせを、格子定数、熱膨張係数等のパラメータを考慮して選定した。候補材料として、強誘電体;BaTiO_3,PZT、強磁性体;M'MnO_3,M'CrO_3,M'FeO_3(M'=Sr,La,Bi)を選定した。
(2)レーザMBE成膜法による強誘電体/強磁性体人工格子の創成。
(1)の結果と、これまでの人工格子に関する研究成果に基づいて、強誘電体/強磁性体人工格子を創成する。積層組成、積層厚さ等を変化させたときの、電気・磁気特性(誘電率、磁化率等)の変化を調べ、誘電体の電子分極および磁性体のスピンとの相関距離等を明らかにした。強誘電特性にはクーロン力を主とした長距離力が、強磁性には最近接スピン間相互作用である近距離力が物性を支配していることが明らかになった。さらに人工格子の結晶成長中に、既存設備の反射電子線回折装置(RHEED)による結晶構造その場観察により、in-situで原子スケールでの結晶成長状態を実空間観察を実施した。
(3)計算化学による材料設計。
ペロブスカイト化合物は構成イオンのわずかな変位による結晶構造転移により電気・磁気特性が大きく変化する。従って、物性の変化を結晶構造変化と関連づけること目的とし、パソコンを利用した分子動力学計算による結晶構造変化(構造相転移)を予測した。

研究成果

• [文献書誌] H.Tabata: "Dielectric Properties of Strained (St, Ca)TiO_3/(Ba,Sr)TiO_3 Artificial Lattices" Appl.Phys.Lett.70. 321-323 (1997)
• [文献書誌] H.Tabata: "Novel Electric Properties on Ferroelectric/Ferromagnetic Heterostructures" IEICE TRANS.ELECTRONICS. E80-C. 918-923 (1997)
• [文献書誌] H.Tabata: "励起光レーザ併用レーザアブレーション法による強誘電体PbTiO_3薄膜の低温形成" 電気学会論文誌 C分冊. 9月号. 1199-1205 (1997)
• [文献書誌] H.Tabata: "Di/Ferroelectric Properties of Bithmus Base Layered Ferroelectric Films for Application on Nonvolatile Memories" IEICE TRANSACTIONS. E81-C No.4. (1998)
• [文献書誌] S.Honstu: "Electrical Properties of Hydroxyapatite Thin Films Grown by Pulsed Laser Deposition" Thin Solid Films. 295. 214-217 (1997)
• [文献書誌] M.Hamada: "Microstructure and dielectric properties of epitaxiall BiWO_6 deposited by pulsed Laser ablation" Thin Solid Films. 306. 6-9 (1997)
• [文献書誌] M.Nakano: "Fabrication of Ba_<0.3>Sr_<0.7>TiO_3 Films on Atomically Flat SrTiO_3(100)Substrate by a Pulsed Laser Deposition and Their Dielectric Properties" Jpn.J.Appl.Phys.36. 3564-3568. (1997)
• [文献書誌] S.Honstu: "Ferroelectric Field Control in Pb(Zr_<0.52>Ti_<0.48>)O_3/(Y_<0.6>Pr_<0.4>)Ba_2Cu_3O_y Heterostructures and Their Memory" IEICE TRANS.ELECTRONICS. E80-C. 1304-1309. (1997)
• [文献書誌] S.Honstu: "Ferroelectric Field Effect in Metal/Pb(Zr_<0.52>Ti0.48)O3/(Y0.6Pr0.4)Ba2Cu3O7-y Structuers" IEEE TRANSACTIONS ON APPLIED SUPERCONDUCTIVITY. 7. 3536-3539. (1997)
• [文献書誌] H.Lee: "Structure and Photoelectric Properties of Copper-phthalocyanine/lead telluride Multilayer Thin Film Prepared by Laser Ablation and Thermal Evaporation" Jpn.J.Appl.Phys.36. 268-274 (1997)
• [文献書誌] T.Yanagiata: "AFM Observation of the lnitial Growth Stage and the Ferroelectric Properties of Bi2VO5.5 Fims on SrTiO3(100), Si(100) Substrates." Jpn.J.Appl.Phys.36. 5917-5920. (1997)
• [文献書誌] M.Nakano: "Fabrication and Characterization of (Sr, Ba) Nb2O6 Thin Films by Pulsed Laser Deposition." Jpn.J.Appl.Phys.36. L1331-L1332. (1997)