| 研究課題/領域番号 |
15656006
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| 研究機関 | 九州工業大学 |
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研究代表者 |
古曵 重美 九州工業大学, 工学部, 教授 (00261248)
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| 研究分担者 |
奥 正興 東北大学, 金属材料研究所, 助教授 (90005968)
出口 博之 九州工業大学, 工学部, 教授 (30192206)
松嶋 茂憲 北九州工業高等専門学校, 教授 (80229476)
下岡 弘和 九州工業大学, 工学部, 助手 (50253555)
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| キーワード | 酸化インジウム / 室温スピングラス |
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| 研究概要 |
本研究の最終的な目的は、透明電極材料として実用化されているITO (Sn doped In_2O_3)に磁性を付与し、ITOの透光性、導電性、安定性に加え、更に磁性をも具備する新規スピントロニクス材料Magnetic ITO (MITO)を開発する事である。今回、ITOのベースとなる非磁性誘電体In_2O_3のIn^<3+>の一部を遷移金属元素の中で最大の磁気モーメントを持ち得るFe^<3+>(S=5/2)で置換し、磁気的ナノ構造に基づくと考えられる室温スピングラスの発現に成功した。
本FeドープIn_2O_3は室温付近で交流磁化率(虚数部)に大きなピークを示した。このピークの温度は外場の周波数に依存して変化した。その周波数桁当たりの温度変化率は0.02と小さく、スピングラス転移が生じている可能性が大である。そこで3次の非線形交流磁化率温度依存性を幾つかの周波数で測定し、このピークがスピングラス転移により生じたことを明らかにした。
この試料がIn_2O_3結晶構造に帰属可能なX線回折ピークのみを示した事、Fe^<3+>に帰属されるXPSスペクトルを示した事、そして転移点以上で測定した磁化の磁場依存性がS字特性を示した事より、Ih_2O_3中に分散した強磁性Fe_2O_3ナノクラスター間に磁気的フラストレーションが生じ、相分離によるスピングラスが発現したと考えられる。TEMでこの強磁性ナノクラスターを直接観察することはできなかったが、α-LiFeO_2においては高温側で形成されている化学クラスターが温度低下により磁気クラスターとして機能し長距離秩序だけでは説明困難な磁気特性を示す事、そしてこれには分散した磁気ナノクラスター間の相互作用に基づいた解釈が有効である事を明らかにした。
以上、強磁性ナノクラスターの相分離の考え方に基づきIn_2O_3をベースとするスピントロニクス材料開発の第一歩に成功した。
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