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2005 年度 実績報告書

磁性強誘電体における巨大電気磁気効果

研究課題

研究課題/領域番号 17340104
研究機関東京大学

研究代表者

十倉 好紀  東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (30143382)

研究分担者 花咲 徳亮  東京大学, 大学院・工学系研究科, 講師 (70292761)
宮坂 茂樹  東京大学, 大学院工学系研究科, 助手 (70345106)
キーワード電気磁気効果 / 光学的電気磁気効果 / 磁性強誘電体 / 電気分極フロップ / スパイラル、ヘリカル磁気構造 / マンガン酸化物
研究概要

本研究では、巨大電気磁気効果(静的な応答)と巨大光学的電気磁気効果の発現を目指した磁性強誘電体の開拓を行う。今年度は、外部磁場の印加により電気分極のフロップ現象を示すペロブスカイト型RMnO_3の強誘電相の全貌を明らかにするため、希土類元素の希土類元素Rを置換した場合のRMnO_3全系における希土類元素半径-温度-磁場空間での「電気分極」に関する相図を明らかにした。また希土類元素の混晶、特に(Tb_<1-x>Gd_x)MnO_3でのTbとGdの組成比の調整により、強誘電相の相境界における臨界状態相制御を行い、より低臨界磁場における巨大電気磁気応答を実現した。磁気モーメントを主に担うf電子と電気分極を担うd電子間のf-d相互作用は、外部印加磁場を増幅して、Mnサイトのスピン構造に変調を加える。希土類元素のスピン異方性(ハイゼンベルグ性(Gd)、イジング性(Tb))の異なる混晶系での詳細な研究により、磁場誘起電気分極フロップの機構に関する知見が得られた。一方で、放射光光源と超伝導マグネットを用いた磁場中でのX線散乱実験により、本系において磁場誘起電気分極フロップが生じた際の結晶及び磁気構造に関する知見が得られた。その結果、磁場誘起電気分極フロップが、f-d相互作用により希土類元素のスピンと強く結合したMn元素の磁気構造、特にスピンのスパイラルあるいはヘリカル構造に起因した効果であることが明らかとなった。また、同じ磁性強誘電体の一つであるRMn_2O_5においても、低磁場での巨大電気磁気応答を実現した。
一方で、光学的電気磁気効果の候補物質として、強誘電体BaTiO_3(もしくはSrTiO_3)にEu, Er, Yb等をドープした物質を取り上げた。今年度は、これらの物質の浮遊帯域溶融法による大型良質単結晶の育成に成功した。これらを用いて、電気分極と磁性スピンの存在により光学的電気磁気効果に起因した発光スペクトルの測定を今後行う。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2006 2005

すべて 雑誌論文 (6件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Aniticorrelation between ferromagnetism and ferroelectricity in perovskite manganites2006

    • 著者名/発表者名
      T.Goto
    • 雑誌名

      Physical Review B 72

      ページ: 220403-1-220403-4

  • [雑誌論文] Gigantic Kerr rotation induced by a d-d transition resonance in MCr_2S_4 (M=Mn, Fe)2005

    • 著者名/発表者名
      K.Ohgushi
    • 雑誌名

      Physical Review B 72

      ページ: 15114-1-15114-5

  • [雑誌論文] Magneto-optical effect induced by spin chirality of the itinerant ferromagnet Nd_2Mo_2O_72005

    • 著者名/発表者名
      I.Kezsmarki
    • 雑誌名

      Physical Review B 72

      ページ: 094427-1-094427-6

  • [雑誌論文] Magnetic-field-induced polarization and depolarization in HoMn_2O_5 and ErMn_2O_52005

    • 著者名/発表者名
      D.Higashiyama
    • 雑誌名

      Physical Review B 72

      ページ: 064421-1-064421-5

  • [雑誌論文] Orbital disordering and the metal-insulator transiton with hole doping in perovskite-type vanadium oxides2005

    • 著者名/発表者名
      J.Fujioka
    • 雑誌名

      Physical Review B 72

      ページ: 024460-1-024460-5

  • [雑誌論文] Magnetoelectric phase diagrams of orthorhombic RMnO_3 (R=Gd, Tb, and Dy)2005

    • 著者名/発表者名
      T.Kimura
    • 雑誌名

      Physical Review B 71

      ページ: 224425-1-22425-13

  • [産業財産権] 光ファイバー素子2005

    • 発明者名
      十倉 好紀, 嶋田 義皓, 金子 良夫
    • 権利者名
      十倉 好紀, 嶋田 義皓, 金子 良夫
    • 産業財産権番号
      特願2005-156557
    • 出願年月日
      2005-05-30

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公開日: 2007-04-02   更新日: 2016-04-21  

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