新規反強磁性型ハーフメタル物質の創製と物質設計指針の確立

新型反铁磁半金属材料的创建和材料设计指南的建立

• 批准号: 22H00287
• 负责人: 梅津 理恵
• 金额: $ 27.12万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H00287/
• 关键词: ハーフメタル; スピントロ二クス; 電子状態; 完全補償型フェリ磁性体; 磁気転移温度; 反強磁性型ハーフメタル; スピントロニクス

スピントロニクスの研究分野では、ハーフメタル型の電子状態を有する強磁性体から、完全補償型フェリ磁性体を用いた電子デバイスの研究へと移行している。本研究では、第一原理計算に基づく物質予測により当研究グループが世界で3例目、カルコゲナイド化合物では世界で初めての例となる候補物質を発見したことにより、関連物質において新規フェリ磁性型ハーフメタル物質の探索を行うと同時に電子状態の直接観測を行い、これら物質の普遍的な設計指針を確立することを目的としている。令和4年度は、Cr23Fe23S54化合物について熱処理温度の最適化を行うため、熱処理温度を750℃から1150℃まで変化させて得た試料について、結晶構造、相状態、磁気特性等の評価を行った。750℃～950℃熱処理ではNiAs型結晶構造以外にも第2相の存在が確認されたが、その分量は熱処理温度の上昇に伴い減少した。結果、1000℃以上の熱処理とその温度からの急冷によって単相が安定に得られることが判明した。ただし、1150℃からの急冷ではSの組成が2at.%ほど減少し、格子定数もやや増大していた。XRDのピークの強度計算により、Fe,CrがSサイトに置換されたと考えられる。1150℃熱処理によって得られた試料も、1000℃や1050℃熱処理試料と同様に完全補償型フェリ磁性体特有の熱磁化曲線を示すものの、磁化補償温度は大きく低下した。以上より、完全に単相が得られ、磁気特性において再現性が得られるような試料は1000℃～1050℃の熱処理が最適であることが分かった。(CoV)Sや(Cr,Fe)Se, (Cr,Fe)Te系に化合物系を拡張して物質探索を行ったが、完全補償型フェリ磁性体特有の磁気特性は得られなかった。一方、Cr23Fe23S54化合物において再焼結体の作製を試み、電気抵抗測定が可能な短冊状試料が得られた点では進展があった。

The research on the electronic state of ferromagnetic materials is divided into two parts: the first part is the research on the electronic state of ferromagnetic materials, the second part is the research on the electronic state of ferromagnetic materials, and the third part is the research on the electronic state of ferromagnetic materials. In this study, first-principles calculations were performed for the prediction of basic substances. Three examples of candidate substances were found in the world. New magnetic substances were found in the world. Direct measurement of electronic states was also performed. The universal design guidelines for materials are established. In order to optimize the heat treatment temperature of Cr23Fe23S54 compounds in 2004, the heat treatment temperature was changed from 750℃ to 1150℃, and the evaluation of sample temperature, crystal structure, phase state and magnetic properties was carried out. Heat treatment at 750℃~950℃ confirmed the existence of the second phase except NiAs-type crystal structure, and the second phase decreased with the increase of heat treatment temperature. As a result, the temperature of heat treatment above 1000℃ is different from that of rapid cooling.ただし、1150℃からの急冷ではSの组成が2at.% The number of cells in the matrix is reduced and increased. XRD intensity calculation, Fe,Cr and S substitution. Heat treatment at 1150℃ results in sample temperature, heat treatment at 1000℃ or 1050℃ results in sample temperature, and heat treatment at 1000℃ or 1050 ℃ results in sample temperature. The heat treatment of the sample from 1000℃ to 1050℃ is optimal. (CoV)S,(Cr,Fe)Se, (Cr,Fe)Te series compound system has been developed to explore the magnetic properties unique to fully compensated magnetic materials. The preparation and electrical resistance measurement of a sintered Cr23Fe23S54 compound are possible.

项目成果

プレスリリース「全く磁化の無い新しいハーフメタルの創製に成功」

新闻稿：“成功创造了一种新型无磁化半金属”

Structure and Magnetic Properties of (Fe,Cr)S Compounds Fabricated by Powder Sintering

粉末烧结制备(Fe,Cr)S化合物的结构和磁性能

• 发表时间: 2022
• 作者: Rie UMETSU;Satoshi SEMBOSHI;Masato MIYAKAWA;Noriharu YODOSHI;Akira MASAGO;Yosuke KAWAHITO;and Hisazumi AKAI
• 通讯作者: and Hisazumi AKAI

NiAs型結晶構造を有する(Cr,Fe)S化合物の磁気的性質

NiAs型晶体结构(Cr,Fe)S化合物的磁性能

• 发表时间: 2023
• 作者: 梅津理恵;千星聡;宮川正人;吉年規治;赤井久純; 真砂啓;川人洋介; 福島鉄也
• 通讯作者: 福島鉄也

NiAs型結晶構造を有する(Cr,Fe)S化合物の磁気特性と電子状態

NiAs型晶体结构(Cr,Fe)S化合物的磁性能和电子态

• 发表时间: 2022
• 作者: 梅津理恵;千星聡;吉年規治;川人洋介;赤井久純
• 通讯作者: 赤井久純

研究トピックス 「高スピン偏極フェリ磁性材料の探索研究」

研究课题“高自旋极化亚铁磁材料的探索性研究”