2018 年度研究成果報告書

電気磁気効果測定を用いた量子スピン系の強磁場物性研究

研究課題

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研究課題/領域番号	16K05413
研究種目	基盤研究(C)
配分区分	基金
応募区分	一般
研究分野	物性Ⅱ
研究機関	東京大学
研究代表者	徳永将史東京大学, 物性研究所, 准教授 (50300885)
研究期間 (年度)	2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード	マルチフェロイクス / 磁性
研究成果の概要	磁気秩序と強誘電分極が共存するマルチフェロイック物質は新しいメモリーデバイスとして期待されている。室温で顕著なマルチフェロイック特性を示すBiFeO3に対して、我々が見出した不揮発性の電気磁気メモリー効果を追求し、この分野で長年追い求められてきた強磁性と強誘電性の共存状態と、その外場制御を実証した。また磁気秩序を伴わない電気磁気効果の微視的起源を調べるため、この機構の標準的物質であるBa2CuGe2O7という物質の強磁場電気磁気効果の測定を行うとともに、超音波伝達の測定を行った。その結果からこの量子スピン物質において銅イオンと酸素イオンの軌道混成の磁場制御が重要であることを明らかにした。
自由記述の分野	強磁場物性
研究成果の学術的意義や社会的意義	マルチフェロイック物質における電気磁気効果は、物質の新しい可能性を開くテーマとしてこの２０年ほど盛んに研究されてきた。本研究ではこの分野で長年追い求められてきた強磁性と強誘電性の共存状態における電気磁気メモリー効果の実証に成功した。またこの現象の微視的起源である磁性イオンと周囲の配位子イオンとの軌道混成の磁場制御は、単純な理論予測に反してスピンの短い量子スピン系でも観測されている。この現象の代表的物質に対して強磁場下の電気磁気効果と超音波伝導の実験を行うことで、その微視的起源を明らかにした。