Fabrication of room-temperature multiferroic materials by rare-earth iron oxide system with triangular lattices

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 18H02057
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 36010:Inorganic compounds and inorganic materials chemistry-related
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: FUJII Tatsuo 岡山大学, 自然科学学域, 教授 (10222259)
• 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)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2022-03-31
• 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 / スパッタ法

Outline of Final Research Achievements

RFe2O4 is expected as a next-generation multiferroic material. We attempted to synthesize its single-crystalline film by the sputtering method. As a result, the in-plane orientation of the RFe2O4 layer on the sapphire substrate rotates 30 ° depending on the presence of the Fe3O4 buffer layer. When Fe3O4 and RFe2O4 are laminated to form a multilayer film, the in-plane orientation also depends on their stacking order. In addition, when using the YSZ single crystal substrate, we succeeded in obtaining an RFe2O4 thin film that does not have twin domains and is almost completely composed of single domains.

Free Research Field

無機材料化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

希土類鉄酸化物RFe2O4は、BaTiO3に代表される通常の強誘電体とは異なり、Fe2+/Fe3+の電荷秩序化に由来する特異な強誘電体であり、電子の自由度に起因した新しいタイプのマルチフェロイック物質と考えられている。本研究では、そのような特徴を持ったRFe2O4を電子デバイスとして活用すべく、その第一歩として、良質な単結晶状薄膜の合成を試み、世界最高水準となる優れた結晶性を持ったRFe2O4薄膜の合成に成功した。