2012 Fiscal Year Research-status Report
マルチフェロイック物質の高異方性構造擾乱による磁性と磁気電気結合の増大
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24560007
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
RICINSCHI Dan 東京工業大学, 総合理工学研究科(研究院), 准教授 (60403127)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
奥山 雅則 大阪大学, 基礎工学部, 名誉教授 (60029569)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | マルチフェロイック / 第1原理計算 / BiFeO3 / 強誘電性 / 強磁性 / PLD / 薄膜 |
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| Research Abstract |
擬立方晶と正方晶BiFeO3(BFO)の混合相が強誘電性や強磁性に与える本質的な影響を調べるため、Co置換BiFeO3 (BFCO)の結晶対称性や磁性秩序について第１原理計算を行った。種々の結晶対称性を有するBiFeO3とBiCoO3 の単位胞の計算を比較することにより、BiCoO3 (BFO-BCO)の計算パラメータがもとめられた。さらに、スピン―軌道結合と局在電子交換と相関を入れたLDA+U法第１原理計算を行った。色々な正方性の混合状態の特徴（正方性比c/a, Fe/Co-OやBi-O長、点電荷モデルの局在自発分極）の分布を調べるため、種々の反強磁性秩序のあるBFCO超構造格子を調べた。
菱面体晶と正方晶を有する超構造の配位を第１原理計算の全エネルギーから最適化し、12.5%Co置換BFCOの安定構造は菱面体晶でG型反強磁性秩序であるが、50%Co置換BFCOでは正方晶でC型反強磁性秩序となった。さらに12.5%Co置換BFCOの正方比の空間分布はBi-O off-centeringと同様であったが、自発分極はBi-O off centeringよりはFe/Co-O off-centeringに主に依存する。BFCO正方晶超構造の反強磁性秩序がAからC型に変わる時正方性はあまり変わらないが、G型秩序は正方晶BFCO超構造の解析から最も小さいc/aを与えた。
磁気電気効果に関しては、Co置換が磁化増加に有効であり、12.5%Co置換BFCOの20emu/cm3から50%CoドープBFCOの80emu/cm3まで増えた。
実験的には、蒸発種が強磁場によって反応を促進する磁気支援PLDによりBFO薄膜を作製した。磁場により蒸発種の軌道を変化することで、作製された薄膜は柱状構造を示した。磁場支援PLDで作製されたBFO薄膜の誘電分極履歴特性は改善され、磁化は少し増加した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究は計画通り順調に進んでいる。研究代表者は研究計画に基づいて第１原理計算を進めることができた。また研究分担者はBFO薄膜を作製し強誘電性や強磁性の評価を行うことができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究代表者はBFO系材料の第１原理計算を続ける予定である。まず、磁性元素の多電子分布の有効性を考える。つまり、大きなスピン、小さなスピンや中程度のスピンの電子分布の結合から、補償されない磁性モーメントによって磁化を増大させると考えられる。
実験面では、研究分担者は大きな正方性を有するBFO薄膜と大小の正方性が混合するBFO薄膜を作製し、強誘電性と強磁性がどのように改良するかを調べる。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
研究予算は第1原理計算を実行するための計算センター利用料金およびレーザー用ガス、基板、AFMカンチレバーの購入の費用に充てられる。さらに研究代表者と研究分担者が研究結果を国際・国内会議で発表するための旅費や論文掲載のために充てられる。
効率的に1原理計算されて、計算の料金が下がったのでH24年度に未使用額があった。未使用額も次年度の計画のために使用する。
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[Journal Article] FERROELECTRICS (accepted)2013
Author(s)
J.M. Park, S. Nakashima, M. Sohgawa, T. Kanashima, and M. Okuyama
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Journal Title
Repetition Rate Dependence of Ferroelectric Properties of Polycrystalline BiFeO3 films prepared by using Pulsed Laser Deposition method
Volume: in press
Pages: in press
Peer Reviewed
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[Journal Article] JOURNAL OF THE KOREAN PHYSICAL SOCIETY2013
Author(s)
J.M. Park, S. Nakashima, M. Sohgawa, T. Kanashima, and M. Okuyama
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Journal Title
Preparation of epitaxial BiFeO3 thin films on La-SrTiO3 substrate by using Magnetic-Field-Assisted Pulsed Laser Deposition method
Volume: 62
Pages: 1041-1045
DOI
Peer Reviewed
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