マルチフェロイックBiFeO3をもちいた室温動作可能な電界制御メモリの創製

2012 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23656025
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 薄膜・表面界面物性
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 永沼 博 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教 (60434023)
• 連携研究者: 宮崎 孝道 東北大学, 工学部, 技術職員 ; 遠藤 恭 東北大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (50335379) ; 岡村 総一郎 東京理科大学, 理学部応用物理学科, 教授 (60224060)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2012
• キーワード: マルチフェロイクス / 電気磁気効果 / ME 効果 / BiFeO_3 / 低消費電力

研究概要

BiFeO_3/CoFe_2O_4二層膜をもちいてBiFeO_3に電界を印加することにより室温でCoFe_2O_4の磁区を反転させることに成功しており、研究達成度は100%である。さらに、電圧を膜厚方向へ印加できる縦型構造とすることにより、従来の横型構造に比べて電圧を1/20にまで低減させることに成功した。また、150nmの磁区を反転させることに成功しており超高密度の不揮発性メモリが期待できることが明らかとなった。このように当初の計画を大幅に超える成果を得ることに成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Large refractive index inBiFeO3-BiCoO3 epitaxial films (2013)
  • 著者名/発表者名: Hiromi Shima, Ken Nishida, Takashi Yamamoto, Toshiyasu Tadokoro, Koichi Tsutsumi, Michio Suzuki, and Hiroshi Naganuma
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 巻: 113巻 ページ: 17A914
  • DOI: DOI:http://dx.doi.org/10.1063/1.4794878
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhancement ofmagnetoresistance using CoFe/Ru/CoFe synthetic ferrimagnetic pinned layer in BiFeO3 based spin-valves (2012)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Naganuma, In-Tae Bae, Takamichi Miyazaki, Miho Kubota, Nobuhito Inami, Yuki Kawada, Mikihiko Oogane, Shigemi Mizukami, X. F. Han, and Yasuo Ando
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 101巻 ページ: 72901
  • DOI: DOI:http://dx.doi.org/10.1063/1.4745504
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetic properties of CoFe_2O_4 nanoparticles distributed in a multiferroic BiFeO_3 matrix (2012)
  • 著者名/発表者名: Keita Sone, Sho Sekiguchi, Hiroshi Naganuma, Takamichi Miyazaki, Takashi Nakajima, and Soichiro Okamura
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 巻: 111巻 ページ: 124101
  • DOI: DOI:http://dx.doi.org/10.1063/1.4729831
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural Analyses of Co- and Mn-Substituted BiFeO_3 Polycrystalline Films (2012)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Naganuma, Keita Sone, In-Tae Bae, Takamichi Miyazaki, Jun Miura, Takashi Nakajima, and Soichiro Okamura
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 51巻 ページ: 061501
  • DOI: DOI:10.1143/JJAP.51.061501
  • 査読あり
• [雑誌論文] Annealing temperature dependence of exchange bias in BiFeO_3/CoFe bilayers (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Yu, Hiroshi Naganuma, W. X. Wang, Yasuo Ando, and X. F. Han
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 巻: 111巻 ページ: 07D908
  • DOI: DOI:10.1063/1.3673435
  • 査読あり
• [学会発表] YAlO_3(100)基板上に成長したマルチフェロイックBi(Fe_<0.9>Co_<0.1>)O_3エピタキシャル膜の構造と磁気特性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 一ノ瀬智浩,永沼博,大兼幹彦,安藤康夫
  • 学会等名: 第60回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 神奈川県厚木市
  • 年月日: 2013-03-29
• [学会発表] 面直電場印加によるBiFeO_3/CoFe_2O_4積層薄膜の電気磁気効果 (2013)
  • 著者名/発表者名: 曽根圭太,伊藤正樹,永沼博,宮崎孝道,中嶋宇史,岡村総一郎
  • 学会等名: 第60回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 神奈川県厚木市
  • 年月日: 2013-03-28
• [学会発表] Enhancement of magnetization at very thin film in the multiferroic Bi(Co,Fe)O_3 epitaxial films (2012)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Naganuma, H. A. Begum, Miho Kubota, Kei Sato, In-Tae Bae, Takamichi Miyazaki, Mikihiko Oogane, and Yasuo Ando
  • 学会等名: IUMRS-ICEM2012
  • 発表場所: 神奈川県横浜市
  • 年月日: 2012-09-26
• [学会発表] Large refractive index in Bi(Fe_<0.9>Co_<0.1>)O_3 epitaxial films (2012)
  • 著者名/発表者名: Hiromi Shima, Ken Nishida, Takashi Yamamoto, Toshiyasu Tadokoro, Koichi Tsutsumi, Michio Suzuki, Hiroshi Naganuma
  • 学会等名: 12th Joint Magnetism and Magnetic Materials/Intermag Conference
  • 発表場所: Chicago USA
  • 年月日: 2012-09-18
• [学会発表] Microstructure and magnetic properties of BiFeO3-nanoparticles CoFe2O4 composite thinfilm (2012)
  • 著者名/発表者名: Keita Sone, Masaki Ito, Sho Sekiguchi, Hiroshi Naganuma, Takamichi Miyazaki, Takashi Nakajima, and Sochiro Okamura
  • 学会等名: 12th Joint Magnetism and Magnetic Materials/Intermag Conference
  • 発表場所: Chicago USA
  • 年月日: 2012-09-18
• [学会発表] BiFeO_3-CoFe_2O_4/La-SrTiO_3コンポジット薄膜の微構造と表面磁気応答 (2012)
  • 著者名/発表者名: 曽根圭太,伊藤正樹,永沼博,宮崎孝道,中嶋宇史,岡村総一郎
  • 学会等名: 第73回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 愛媛県松山市
  • 年月日: 2012-09-13
• [学会発表] Post-deposition annealing efffect on exchange bias in BiFeO3/CoFe bilayers (2012)
  • 著者名/発表者名: Yu Tian,永沼博,Han Xiu-Fung,安藤 康夫
  • 学会等名: 第73回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 愛媛県松山市
  • 年月日: 2012-09-11
• [学会発表] 菱面体構造を有するBiFeO_3/CoFe二層膜の作製およびその磁気特性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 向山広記,永沼博,大兼幹彦,安藤康夫
  • 学会等名: 第73回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 愛媛県松山市
  • 年月日: 2012-09-11
• [図書] Optical properties of multiferroic BiFeO3 films (2013)
  • 著者名/発表者名: Hiromi Shima, Hiroshi Naganuma, Soichiro Okamura
  • 総ページ数: 0-25
  • 出版者: Intech 社出版
• [産業財産権] マルチフェロイクス薄膜及びそれを用いたデバイス (2012)
  • 発明者名: 永沼博、フスネベガン、窪田美穂、佐藤 敬、大兼幹彦、安藤康夫
  • 権利者名: 永沼博、フスネベガン、窪田美穂、佐藤 敬、大兼幹彦、安藤康夫
  • 産業財産権番号: 特許、特願P3852KSS
  • 出願年月日: 2012-09-03