| 研究課題/領域番号 |
21360150
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
奥山 雅則 大阪大学, 名誉教授 (60029569)
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| 研究分担者 |
金島 岳 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 准教授 (30283732)
寒川 雅之 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 助教 (70403128)
RICINSCHI Dan 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 特任研究員 (60403127)
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| キーワード | 磁性 / 誘電物性 / 電子・電気材料 / 結晶成長 / 物性実験 |
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| 研究概要 |
キュリー点、ネール点が高く室温で強誘電性と強磁性を併せ持つマルチフェロイックの代表的物質としてBiFeO_3があり、デバイス応用の観点からも魅力ある電子材料である。さらに、申請者等によりレーザアブレーション法により薄膜作製が行われ166μC/cm^2という巨大な自発分極を持つこと(PZTやPbTiO_3の約1.5倍)が明らかにされた。しかし、磁性は反平行にスピンが並ぶため反強磁性でスピンのキャンティングにより小さな磁化しか持たない。そこで、磁場印加レーザアブレーション法により作製し、スピンを部分的に反平行以外に変え、強磁性の増大を図ることとした。
まず、レーザアブレーション装置内の基板ホルダーにSmCoの永久磁石を設置した場合の磁場分布をシミュレーションし、基板中心から1cm内で約0.1Tの磁束密度が得られた。そこで、SmCo磁石を設置し、BiFeO_3セラミクスターゲットを用いてPt/TiO_2/SiO_2/Si基板上に酸素雰囲気、450℃で薄膜を作製した。X線回折から(010)面間隔は酸素分圧を0.04Torrから0.12Torrへと上げると磁場しの場合少し減少するが、磁場有りの場合は0.4%程増大し、その強度も大きくなった。誘電分極のヒステリシスでは0.12Torrで磁場有りでは無しに比べて大きな分極が得られ、残留分極は28μC/cm^2から92μC/cm^2に増大した。磁化ヒスリシスでは磁場有りの場合、無しに比べ若干大きくなるとともに、3Tにおける磁化は～6.8emu/ccから12.7emu/ccまで増大し、成長時の磁場効果が得られた。
さらに、超伝導磁石を設計・試作し、40Aの電流で0.37Tの磁場を確認し、70Aで～0.6Tの磁場が期待できる。さらに、2T程度の据置型電磁石も準備でき今後、可変強磁場を用いた今後の研究進展に期待できる。
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