| 研究課題/領域番号 |
20K15171
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
重松 圭 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 助教 (40754578)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | エピタキシャル薄膜 / 遷移金属酸化物 / ペロブスカイト酸化物 |
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| 研究実績の概要 |
四重ペロブスカイト酸化物は、巨大常誘電性や電荷移動、負熱膨張特性や触媒機能、ハーフメタル特性といった興味深い物性が発見されている物質群である。四重ペロブスカイト酸化物は非常に密な構造をもつため、高圧合成法による合成と相性が良いが、物性の機能開拓に適した一回の合成で得られる量が限られているため、上記の機能を実用化するためには、より簡便な合成方法で高品質な材料を得る必要がある。以上を受けて、パルスレーザー堆積法による非平衡な成膜条件と物性評価に適したエピタキシャル薄膜という形態を活かして、四重ペロブスカイトの機能開拓を試みた。
これまでに、高圧安定相の四重ペロブスカイト酸化物CeCu3Mn4O12が、小さな格子定数を持つYAlO3基板の上にエピタキシャル成長可能であることを報告している。また、YAlO3基板の面内格子定数が異方的であることを反映して、四重ペロブスカイトの薄膜の面内格子定数が異なり、磁気異方性が生じる。これは、Bサイトに入っているMnのサイトに起因している。そこで、MnサイトにFe元素を置換した薄膜を合成し、磁気特性や磁気異方性がどのように影響を受けるかを調べた。その結果、Bサイトの1/4までFeが置換された薄膜が得られ、室温でのフェリ磁性を維持していた。また、YAlO3基板に起因する磁気異方性がFeの置換後も維持された結果が見られたことから、Feのスピン、Mnのスピンが両方とも格子歪みの影響を受けていることが強く示唆された。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
パルスレーザー堆積法による製膜の結果、CeCu3Mn4O12薄膜にFe置換を行うことができ、磁気特性に対するエピタキシャル応力による圧縮歪みも確認することができた。これにより、四重ペロブスカイトの合成条件が多くの物質に適用できる可能性を示したものと考えられる。これにより得られた薄膜を用いて、電子状態の解明などの物性評価を実施することができる。
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| 今後の研究の推進方策 |
すでに合成手法が確立しているCeCu3Mn4O12を基準として、Aサイトのランタノイド元素をさまざまに変更する。これにより、四重ペロブスカイトの結晶構造の格子定数が変調できるだけではなく、Ceと他のランタノイドの価数の違いを反映した特性の変化が生じることが期待される。このような物性の変化と、薄膜化におけるエピタキシャル歪の影響を考慮しながら、四重ペロブスカイト構造の物性評価を行う。
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