2020 Fiscal Year Annual Research Report
Search for novel magnetic oxides with multifunctionalities and their device applications
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17H01320
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
田中 勝久 京都大学, 工学研究科, 教授 (80188292)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
藤田 晃司 京都大学, 工学研究科, 教授 (50314240)
村井 俊介 京都大学, 工学研究科, 助教 (20378805)
北條 元 九州大学, 総合理工学研究院, 准教授 (90611369)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 酸化物 / 磁性体 / 誘電体 / マルチフェロイクス / 磁気光学 / プラズモニクス / 薄膜 / 単結晶 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究で対象とする物質群の一つであるマルチフェロイクスに関しては、(Eu,Ca)ZrO3および(Eu,Sr)ZrO3固溶体を合成し、結晶構造と磁性を明らかにした。Eu2+をSr2+で置換しても格子定数に変化はないが、Ca2+で置換すると格子体積が単調に減少した。また、同じ固溶量の化合物を比較すると、ネール温度はCa系の方が高くなった。Ca置換による格子定数の減少はZrO6八面体の回転の程度を高め、Zrの4d軌道を介したEu2+同士の反強磁性的相互作用が大きくなる結果、ネール温度が上昇すると考えた。また、希土類鉄酸化物を対象に結晶構造、磁性、誘電性に関して考察した。準安定相の六方晶TmFeO3ナノ粒子を溶液法で合成し、X線回折と高分解能電子顕微鏡観察に基づく構造解析を行ったところ、熱処理条件によってはTm-O層が欠落した構造を示す化合物が生成することが分かった。この化合物は高い磁気転移温度を持ち、室温で圧電性を示す可能性が示唆された。一方、電子誘電体ならびに電荷－スピン秩序系として知られる、RFe2O4（Rは希土類）については、Y系とEr系を対象にFZ法により単結晶を育成した。特に種結晶に工夫を凝らすことで、従来から懸念されているFe欠陥を抑えることに成功した。作製した試料の磁化測定を行ったところ、Y系は反強磁性転移を、また、Er系はスピングラス的な挙動を示した。
もう一つの研究対象である磁気光学の関連では、プラズモン場を利用したファラデー効果の増幅の研究を進めた。Alナノ周期アレイに強磁性体としてFe薄膜を蒸着した試料をモデル化してファラデー効果を現象論的に取り扱う理論を構築し、それに基づき数値シミュレーションを実行してファラデー回転角の波長依存性を理論的に導いた。これを実験的に得られたスペクトルと比較したところ、ファラデー効果の増強の起こる波長が定性的に一致した。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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