2021 Fiscal Year Annual Research Report
Fabrication of room-temperature multiferroic materials by rare-earth iron oxide system with triangular lattices
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18H02057
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
藤井 達生 岡山大学, 自然科学学域, 教授 (10222259)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
池田 直 岡山大学, 自然科学学域, 教授 (00222894)
狩野 旬 岡山大学, 自然科学学域, 准教授 (50375408)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 希土類鉄酸化物 / エピタキシャル薄膜 / マルチフェロイックス / スパッタ法 / 第二高調波発生 / 双晶構造 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
従来のエピタキシャルYbFe2O4(001)薄膜は，本来3回対称となるはずのc軸が6回対称を示しており，60°回転したドメインを持つ双晶構造となっている．しかし，昨年度の研究において，我々は成膜条件を厳密に制御することで，双晶構造を持たないほぼ単一ドメインとなるYbFe2O4薄膜の作製が可能であることを見出した．そこで今年度は，c軸に3回対称又は6回対称となるエピタキシャルYbFe2O4薄膜の作り分けに挑戦し，作製したYbFe2O4薄膜の対称性，すなわちドメイン構造が薄膜の物性に及ぼす影響を検討した．エピタキシャルYbFe2O4薄膜は，高周波マグネトロンスパッタ法を用いてYSZ(111)単結晶基板上に作製し，成膜前の基板アニール時間や成膜時の酸素分圧等の成膜条件を変えることで，薄膜の対称性を制御することを試みた．その結果，酸素分圧が高すぎる場合も低すぎる場合も 6回対称膜となり，3回対称膜の生成には厳密な酸素分圧制御が必要なことを明らかにした．また，成膜前の基板アニール時間を変化させることで，エピタキシャル薄膜の面内配向関係が60°回転することを明らかにした．一方，得られた薄膜の物性について検討した結果，磁気転移温度TNや飽和磁化値に対しては、薄膜の対称性による違いは見られなかった．一方，保磁力Hcは3回対称膜の方が，6回対称膜よりも大きい値を示した．くわえて，3回対称となるYbFe2O4薄膜においては，バルク単結晶と同様に第二高調波発生 (SHG)が確認されたことから，双晶構造を持たないYbFe2O4薄膜は中心対称性を持っておらず，その結果，強誘電性を持つ可能性を強く示唆した．
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| Research Progress Status |
令和3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3年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(5 results)
