ナノ構造を利用したマルチフェロイック結晶の創製とその外場応答

2015 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 25706022
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 高橋 竜太 東京大学, 物性研究所, 助教 (80546573)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: マルチフェロイック / ナノ構造 / 酸化物

研究実績の概要

本研究は磁性と強誘電性をあわせもつマルチフェロイック材料の薄膜結晶を作製し、強誘電性を磁場で制御するデバイス、磁性を電場で制御するデバイスを作り出すことを目的としている。マルチフェロイックな特性を持つ薄膜材料をデザインするために、二つのアプローチによって研究開発を進めている。

一つ目のアプローチでは、ダブルペロブスカイト構造を持つ強磁性体La2NiMnO6を強誘電体化することを目的としている。これまでの研究においてSrTiO3(001)基板上にLa2NiMnO6薄膜を作製すると、引っ張り応力が加わることによって、La2NiMnO6が強誘電体化することが初めてわかった。この材料はモノクリニック相とロンボヘドラル相の二つの構造が知られている。第一原理計算により、ロンボヘドラル相にストレインが加わるとR-3の空間群からR3の空間群に構造相転移することがわかり、ストレインが加わった状態では強誘電体になることがわかった。

二つ目のアプローチでは磁性を持つナノピラー結晶を強誘電体薄膜の中に埋め込んだナノコンポジット結晶を自己生成的に作製することで、一つの薄膜の中にマルチフェロイックな特性を実現する。磁性体にはスピネル構造の酸化物とFCC構造を持つNi材料を利用し、ナノコンポジット構造の作製を行った。一般的な薄膜では面内方向に磁化容易軸を持つのに対し、ナノコンポジット構造では面直方向に変化しやすい傾向が観察された。ナノ構造特有の磁気異方性が得られた。

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額が生じた理由

27年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額の使用計画

27年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] ノルウェー工科大学(ノルウェー)
  • 国名: ノルウェー
  • 外国機関名: ノルウェー工科大学
• [国際共同研究] ニューサウスウェルズ大学(オーストラリア)
  • 国名: オーストラリア
  • 外国機関名: ニューサウスウェルズ大学
• [雑誌論文] The effect of polar (111)-oriented SrTiO3 on initial perovskite growth (2016)
  • 著者名/発表者名: I. Hallsteinsen, M. Nord, T. Bolstad, P.E. Vullum, J. E. Boschker, R. Takahashi, R. Holmestad, M. Lippmaa, and T. Tybell
  • 雑誌名: Crystal growth & Design 巻: 16 ページ: 2357-2362
  • DOI: 10.1021/acs.cgd.6b00143
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A-site driven ferroelectricity in epitaxial ferromagnetic La2NiMnO6 thin films (2015)
  • 著者名/発表者名: R. Takahashi, I. Ohkubo, K. Yamauchi, M. Kitamura, Y. Sakurai, M. Oshima, T. Oguchi, Y. Cho and M. Lippmaa
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 106 ページ: 061605
  • DOI: http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevB.91.134107
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Photo-electrochemical epitaxy of silver-oxide clathrate Ag7O8M (M=NO3, HSO4) on rutile-type Nb-doped TiO2 single crystals (2015)
  • 著者名/発表者名: R. Tanaka, R. Takahashi, S. Takata, M. Lippmaa, and Y. Matsumoto
  • 雑誌名: CrystEngComm 巻: 17 ページ: 3701-3707
  • DOI: 10.1039/C5CE00329F
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Magnetic coupling at provskite and rock-salt structured interfaces (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Matvejeff, E. Ahvenniemi, R. Takahashi and M. Lippmaa
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 107 ページ: 141604
  • DOI: http://dx.doi.org/10.1063/1.4931705
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] Fe3O4薄膜のSolid-state dewettingのAFM観察 (2016)
  • 著者名/発表者名: 正能大起、高橋竜太、小沼碧海、丸山伸吾、松本祐司、S. Solmaz、N. Valanoor、Mikk Lippmaa
  • 学会等名: 第63回応用物理学学術講演会
  • 発表場所: 東京都目黒区、東京工業大学
  • 年月日: 2016-03-19 – 2016-03-23
• [学会発表] 強磁性体 La2NiMnO6薄膜における強誘電性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 高橋竜太、大久保勇男、山内邦彦、北村未歩、桜井康成、尾嶋正治、小口多美夫、長康雄、Mikk Lippmaa
  • 学会等名: 強的秩序とその操作にかかわる研究グループ 第1回研究会
  • 発表場所: 東京都港区、田町
  • 年月日: 2016-01-04 – 2016-01-04
  • 招待講演
• [学会発表] A-site driven ferroelectricity in strained La2NiMnO6 thin films (2015)
  • 著者名/発表者名: R. Takahashi, and M. Lippmaa
  • 学会等名: EMN 3CG 2015 Collaboration Conference on Crystal Growth
  • 発表場所: 中国、香港
  • 年月日: 2015-12-14 – 2015-12-17
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Negligible covalent bonding in proper ferroelectric ferromagnet: strained La2NiMnO6 thin film (2015)
  • 著者名/発表者名: R. Takahashi, I. Ohkubo, K. Yamauchi, M. Kitamura, Y. Sakurai, M. Oshima, T. Oguchi, Y. Cho, M. Lippmaa
  • 学会等名: Material Research Society 2015 Fall meeting
  • 発表場所: アメリカ、ボストン
  • 年月日: 2015-11-29 – 2015-12-04
  • 国際学会
• [学会発表] A-site displacement in ferroelectric and ferromagnetic strained La2NiMnO6 thin films (2015)
  • 著者名/発表者名: R. Takahashi, I. Ohkubo, K. Yamauchi, M. Kitamura, Y. Sakurai, M. Oshima, T. Oguchi, Y. Cho, M. Lippmaa
  • 学会等名: The 9th International Conference on the Science and Technology for Advanced Ceramics (STAC9)
  • 発表場所: 茨城県、つくば市、エポカル
  • 年月日: 2015-10-19 – 2015-10-21
  • 国際学会
• [学会発表] A-siteが変位する強磁性強誘電体： La2NiMnO6薄膜 (2015)
  • 著者名/発表者名: 高橋竜太、大久保勇男、山内邦彦、北村未歩、桜井康成、尾嶋正治、小口多美夫、長康雄、Mikk Lippmaa
  • 学会等名: 第76回応用物理学学術講演会
  • 発表場所: 愛知県名古屋市、名古屋国際会議場
  • 年月日: 2015-09-13 – 2015-09-16
• [備考]
  • URL: http://ryota718.wix.com/home