| 研究概要 |
本研究では、Bi_2O_3-Fe_2O_3-PbTiO_3三元系スパッタ薄膜で観察される磁界による誘電率変化Δε_r'(H)(これは一種の電気磁気効果[(EM)_H-効果]と考えられる)のメカニズムを明らかにし、その逆効果である電界印加による磁化および磁気光学特性の変化の検出を目的としている。しかし,試料である薄膜コンデンサは下地基板にSiを用いたためMIS構造による空乏層が形成され,空乏層容量が直流バイアスによって変化するために、スパッタ膜の真の誘電特性や、磁界による誘電率の測定値にも影響を与えていた.
今回、比抵抗の極めて小さい高不純物濃度のn^+-Siウエハーを用いることで空乏層の幅を極力縮小し、MIS構造の影響をほぼ完全に除去することに成功した。この結果、磁性膜を挿入誘電体とするほぼ理想的な平行平板型コンデンサを形成し、その誘電特性や磁界による誘電率変化を正確に測定できるようになった.この試料を用いて,電気磁気効果の発現機構の解明することを目的に,交流ブリッジや新規に購入したネットワークアナライザを用いて、磁界による誘電率変化Δε_r'(H)の周波数依存性と温度特性を測定した.また、試料振動型磁力計を用いた磁化曲線と飽和磁化の温度特性から,Δε_r'(H)ヒステリシス曲線が飽和磁化や保磁力の温度変化を強く反映しており,相対誘電率変化|Δε_r'(H)|max/ε_r'が磁化の自乗に比例することが分かった.その結果,磁界による誘電率変化が磁気特性と強い相関をもつことを明確にすることができた.
また、同じ薄膜コンデンサを用いて電界印加時の磁化変化についても実験を行ったが、試料体積の少ないこともあって磁化変化に伴う誘導電圧の検出に未だ成功していない。今後、試料振動型磁力計を応用した測定方法を大幅に見直してS/N比の向上を図り、信号検出を試みる予定である。
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