ハイブリッド配位構造が導く強的秩序物性の解明とマルチステートの発現

2022 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 22H01768
• 配分区分: 補助金
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 安井 伸太郎 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 助教 (40616687)
• 研究期間 (年度): 2022-04-01 – 2025-03-31
• キーワード: マルチフェロイック / k-Al2O3構造 / 強誘電性 / 磁性

研究実績の概要

高圧FZを用いて作製したScドープされたFe量1.25(Ga0.75)組成の単結晶を粉砕し粉末を得た。使用したＳｃ量はx=0, 0.10, 0.15であった。作製した粉末においてＸＭＣＤ測定にてFe L-edgeから得られるスペクトルより磁気モーメントの状態を解析した。Ｓｃの量と温度を変化させて実験を行った結果、Sc無ドープにおいては320ＫにてFe由来の磁気モーメントが存在することがわかった。また、酸素八面体から得られる磁化と酸素四面体から得られる磁気モーメントの方向は逆で有り、フェリ磁性であることがわかった。Ｓｃをドープしたサンプルにおいて、x=0.10および0.15で同様の磁気モーメントの振る舞いを示し、酸素八面体は無ドープと同様、酸素四面体から得られる磁気モーメントはほとんど無かった。構成される元素を考えると、GaおよびＳｃは磁気モーメントを持たないので、Ｓｃをドープする事で優先的に酸素四面体サイトを占有すると考えられる。これを調査するために中性子回折を行った結果、ＸＭＣＤから予想された結果とつじつまの合う結果となった。

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

当初計画していた通りに研究が進んでいるため。

今後の研究の推進方策

構成元素と各サイトにおける磁化測定について研究手法を確立したので、ドーパントを磁性材料に変更してそれぞれの磁気モーメントにて議論することで本材料系の構造と物性について学理を深化させる。また方位を決定した単結晶材の合成についても充分に確立されたため、誘電性および磁性を主とする物性測定の展開を試みる。

研究成果

• [国際共同研究] 上海珪酸塩研究所(中国)
  • 国名: 中国
  • 外国機関名: 上海珪酸塩研究所
• [雑誌論文] Design of a KNN-BZT Ceramic with High Energy Storage Properties and Transmittance under Low Electric Fields (2023)
  • 著者名/発表者名: Zhonghua Dai, Fanbo Zhang, Muhammad Nasir Rafiq, Chenxi Liu, Xin Wang, Shuitao Gu, and Shintaro Yasui
  • 雑誌名: ACS Omega 巻: 8 ページ: 7883-7890
  • DOI: 10.1021/acsomega.2c07646
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Film thickness dependence of in-plane ferroelastic domain structure in constrained tetragonal PbTiO3 films induced by isotropic tensile strain (2022)
  • 著者名/発表者名: Yoshitaka Ehara, Takaaki Nakashima,Daichi Ichinose, Takao Shimizu, Takahisa Shiraishi, Osami Sakata, Tomoaki Yamada, Shintaro Yasui, Ken Nishida, Hiroshi Funakubo
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 121 ページ: 262901
  • DOI: 10.1063/5.0119843
  • 査読あり
• [雑誌論文] In-situ observation of reversible 90o-domain switching in Pb(Zr,Ti)O3 films for microcantilever structure (2022)
  • 著者名/発表者名: Yoshitaka Ehara, Hitoshi morioka, Takeshi Kobayashi, Shintaro Yasui, Ken Nishida and hiroshi Funakubo
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 61 ページ: SN1025
  • DOI: 10.35848/1347-4065/ac819a
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhancement of crystal anisotropy and ferroelectricity by decreasing thickness in (Al,Sc)N films (2022)
  • 著者名/発表者名: Shinnosuke Yasuoka, Ryoichi Mizutani, Reika Ota, Takahisa Shiraishi, Takao Shimizu, Shintaro Yasui, Yoshitaka Ehara, Ken Nishida, Masato Uehara, Hiroshi Yamada, Morito Akiyama, Yasuhiko Imai, Osami Sakata and Hiroshi Funakubo
  • 雑誌名: Journal of the Ceramics Society of Japan 巻: 130 ページ: 436-441
  • DOI: 10.2109/jcersj2.21184
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhancement of room-temperature magnetization in GaFeO3-type single crystals by Al and Sc doping (2022)
  • 著者名/発表者名: Ling Wang, Tsukasa Katayama, Chaoyue Wang, Qin Li, Yun shi, Yuqiang Fang, Fuqiang Huang, Yinghao Zhu, Hai-feng Li, Shintaro Yasui, Xintang Huang, and Jianding Yu
  • 雑誌名: AIP Advances 巻: 12 ページ: 065015
  • DOI: 10.1063/5.0088234
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] k-Al2O3型構造強誘電体のユニークな分極反転 (2022)
  • 著者名/発表者名: 安井伸太郎
  • 学会等名: 固体レーザーの高速探索と機能開発に向けたレーザー材料研究会 第7回 コンビMIプロセスの探究
  • 招待講演
• [学会発表] 元素戦略に基づく新奇強誘電体材料の開拓 (2022)
  • 著者名/発表者名: 安井伸太郎
  • 学会等名: 日本化学会 第12回 CSJ化学フェスタ2022
  • 招待講演
• [学会発表] Combination-recombination driven novel ferroelectric materials (2022)
  • 著者名/発表者名: Shintaro Yasui
  • 学会等名: ICPAK KK 2022
  • 国際学会 / 招待講演
• [備考] 安井研究室website
  • URL: https://shintaroyasui.com/