遷移金属酸化物の光磁気機械機能のマグネトロンスパッタリング法によるデバイス化

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14750562
• Research Institution: Yuge National College of Maritime Technology
• Principal Investigator: 柳沢 修実 弓削商船高等専門学校, 商船学科, 助手 (00332081)
• Keywords: 光・磁気・機械機能 / 超機能集積デバイス / ペロブスカイト型マンガン酸化物 / Pr_<0.65>Ca_<0.35>MnO_3 / クロム酸化物 / Cr_2O_3 / マグネトロンスパッタ / 近赤外線レーザー

Research Abstract

マンガン酸化物Pr_<0.65>Ca_<0.35>MnO_3において、近赤外線レーザ照射時における光誘起磁性(光-磁気機能)と光電荷移動(光-機械機能)を見出した。これを基に高感度な近光磁気機械素子の実現をめざし、(1)本物質の薄膜化、(2)光磁気機械機構の解明、(3)室温での同様の光磁気機械機能を示す物質の探索を行った。
(1)独自に設計製作したRFマグネトロンスパッタ装置を用いて製膜を行った。ターゲットと基板の配置を互いに鉛直または直角に配置する、オンおよびオフアクシススパッタ配置を軸に、種々の条件で製膜を試みた。オンアクシスではCaの少ないPrMnO_3薄膜が、オフアクシスでは粉末試料と同組成のPr_<0.65>Ca_<0.35>MnO_3薄膜が得られることがEPMA測定から確認された。酸素アニールによる膜質改善がX線回折から確認された。(口頭発表、米物理学会、モントリオール・カナダ、2004年3月)
(2)電子スピン共鳴とSQUID磁束計により、パルス近赤外線レーザ照射時の光磁気機械特性を調べた。非光照射時は、磁化の温度特性はPr_<0.65>Ca_<0.35>MnO_3薄膜はバルクと同等な性質を示し、PrMnO_3薄膜では、反強磁性転移温度の低下が観測され、低温で傾角反強磁性になっていると推定した。一方光照射時には、傾角磁性が光電荷移動により、PrMnO_3薄膜では、3価の同種スピンの光整列により強磁性転移が誘起され、Pr_<1-x>Ca_xMnO_3薄膜では3価と4価の交替整列にもとづく異種スピンの光整列によって強磁性が誘起されると結論付けた。(口頭発表、米物理学会)、(口頭発表、米材料学会、サンフランシスコ・米、2004年4月)
(3)クロム酸化物Cr_2O_3においておけるパルス近赤外線レーザ照射時に電子スピン共鳴を用いて誘起常磁性を発見した。(口頭発表、米物理学会)