| 研究課題/領域番号 |
20K14421
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| 研究機関 | 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構 |
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研究代表者 |
玉造 博夢 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 J－PARCセンター, 任期付研究員 (20804967)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | スピン誘導型強誘電体 / マルチフェロイクス / 一軸圧力 |
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| 研究実績の概要 |
スピン誘導型強誘電体は磁性と誘電性間の非自明な交差相関を示す機能性物質群であり、超低消費電力・高速応答の電子デバイスへの応用が期待されている。しかしながら分極値の本質的な小ささが実用上の問題点の一つである。スピン誘導型強誘電体CuFeO2では、外場として一軸圧力を用いることで、電気分極を大幅に増大することが出来る。この分極増大は、昔から知られた単なる圧電効果によるものではないことが判明しており、一軸圧力によってFe-O間の共有結合性が増したことによる、磁気構造と結合した新しい機構による電子分極が新たに発現したためであると考えられる。本研究では、この新規電子分極の発現機構を解明し、実用上の問題点であった分極値の小ささを改善する新たなアプローチの確立を目的としている。研究代表者は、この目的の達成のためには、一軸圧力下におけるCuFeO2の結晶構造やFeとOの電子状態を解明する必要があると考えており、一軸圧力下での放射光回折実験によってそれを達成しようとしている。
2020年度は、本研究対象であるCuFeO2の試料合成・加工環境を整え、放射光回折実験用の一軸圧力印加装置の基本部位の設計を進めた。また、放射光施設(photon factory)に課題申請し採択された。これによって、当初の予定通り、 2021年度に一軸圧力下で放射光回折実験を行うためのマシンタイムを確保した。
2021年度は、一軸圧力下での放射光回折実験を実施し、一軸圧力下におけるCuFeO2の結晶構造やFeとOの電子状態の解明を進める。また、並行して電子状態・分極の計算にも取り組む。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
当初計画では、2020年度に一軸圧力印加装置の設計・作製を進め、先行研究の再現実験によって作製した装置の動作確認を行う予定であったが、予定以上に設計に時間を要したため、2020年度は設計の完了に留まった。一方、試料合成・加工環境の整備は予定通りに順調に進んでおり、また、2021年度に実施予定の一軸圧力下での放射光回折実験のための放射光施設への課題申請が採択され、マシンタイムを確保できた。
順調に進展している部分もあるが、一軸圧力印加装置の作製まで至らなかったことから、やや遅れていると判断した。
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| 今後の研究の推進方策 |
2021年度は、2020年度に設計が完了した一軸圧力印加装置の作製を進め、一軸圧力下での放射光回折実験を行う。この実験によって一軸圧力下におけるCuFeO2の結晶構造やFeとOの電子状態の解明を進める。また、これらと並行して電子状態・分極の計算にも取り組む予定である。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
2020年度に作製予定であった一軸圧力印加装置の設計に時間がかかり、作製の段階まで進めなかったため作製に係る費用が次年度使用額として生じることとなった。次年度使用額は、一軸圧力印加装置の作製に係る費用として使用し、2021年度経費は放射光回折実験に係る費用として使用する。
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