人工超格子酸化物磁性体の開発

人造超晶格氧化物磁性材料的研制

• 批准号: 04205085
• 负责人: 高野 幹夫
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1992
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1992 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-04205085/
• 关键词: 遷移金属酸化物; エピタクシャル薄膜; 人工超格子; 反応性蒸着法; (NiO)m(MgO)n; (Fe_3O_4)(MgO)n

遷移金属酸化物のエピタクシャル薄膜および人工超格子を反応性蒸着法により作製して、磁性と電気伝導性に関する新しい機能を開発するために必要となる、基礎的な知見を得ることを目的とした。1.(NiO)m(MgO)n超格子NiOの構造中では、Ni^<2+>イオンの形成する三角格子が[111]軸に沿って積み重ねられている。Ni^<2+>イオンの磁気モーメントは、各三角格子内で強磁性的に揃っているのに対し、上下2枚の三角格子の磁気モーメントは互いに反平行である。従って、α-Al_2O_3の(0001)面を基板にして、mが奇数値をとる超格子を作製すると、フェリ磁性が現われると期待できる。X線回折法により、作製した試料が(m,n)=(7,1)などのように予定した周期をもつことを確認した。まずMgO基板上に作製したNiO薄膜(厚さ50〜200Å)につき、X線吸収スペクトルの角度依存性から、各Ni^<2+>イオンの磁気モーメントが膜面に垂直な方位をとっていることが明らかになった。基板とのミスフィットによる格子歪みが、自由な結晶には見られない磁化容易軸を生み出しているものと思われる。2.(Fe_3O_4)m(MgO)n超格子Fe_3O_4とMgOの間の格子不整合な僅か0.3%であるので、きれいな超格子構造を組む。その予備的な実験としてMgO(001)基板上に作製した単純なFe_3O_4薄膜の結晶性は非常によく、原子間力顕微鏡により調べた表面の凹凸は、±2Åであった。α-Al_2O_3(0001)面上に作製した超格子試料のX線回折図は、(2h+1,2H+1,2h+1)ピークが太い。次の事情による。スピネル構造の[111]軸を含む断面では、/O/Fe^B_<4/5>/O/Fe^A_<1/2>Fe^B_<1/5>/O/にようにFeを含む層とOを含む層が積み重なっている。超格子に含まれるFe_3O_4層の構造が/Mg/O/Fe^B_<4/5>/O/…であるか、あるいは/Mg/O/Fe^A_<1/2>Fe^B_<1/5>/O/…であるかまちまちであれば、上記の指数のピークはこの相関性の低さのために太くなる。室温での磁化の測定によれば、Fe_3O_4層の厚みが50Åの場合は、履歴のない超常磁性的な振舞いが見られるのに対し、110Åの場合には強磁性成分のあることを示す履歴が現われる。ただし、磁化は簡単に飽和せず、磁場に比例してなお増加する成分が、かなりある。これらを説明する単純なモデルとしては、MgO層に接する一定の厚み(〜20Å)の部分では、磁化の熱的な揺らぎが大きい、というものである。

Migration of metal oxides into thin films and artificial superlattices is essential for the development of new functions related to magnetism and electrical conductivity. 1. In the structure of (NiO)m(MgO)n superlattice NiO, Ni^<2+> is formed along the [111] axis of triangular lattice. Ni^<2+> magnetic field in each triangular lattice, ferromagnetic field in each triangular lattice, magnetic field in the upper and lower triangular lattices are antiparallel to each other. The (0001) plane of α-Al_2O_3 is a substrate, m is an odd value, superlattice is a superlattice, and magnetic properties are expected. X-ray folding method is used to determine the sample (m,n)=(7,1). NiO thin films (50 ~ 200 thick) were prepared on MgO substrates. The angle dependence of X-ray absorption and magnetic properties of Ni^<2+> and Ni^<2+> were determined. The substrate is easy to be magnetized, and the lattice is easy to be crystallized. 2. (Fe The lattice disconformity between Fe_3O_4 and MgO is only 0.3%. The prepared Fe_3O_4 thin films were fabricated on MgO(001) substrates and the crystallinity of Fe_3O_4 thin films was very high. The surface roughness of Fe_3O_4 thin films was adjusted by atomic force microscopy. X-ray reflection of superlattice samples prepared on α-Al_2O_3(0001) plane: (2h +1, 2H +1, 2h +1). The next thing I know. The [111] axis of the structure contains a cross section of Fe, O/Fe^B_<4/5>/O/Fe^A_<1/2>Fe^B_<1/5>/O/Fe^A_<1/2>Fe ^B_<1/5>. The structure of superlattice containing Fe_3O_4 layer is composed of Mg/O/Fe^B_<4/5>/O/…, Mg/O/Fe^A_<1/2>Fe^B_<1/5>/O/…, Mg/O/Fe^A_<1/2>Fe^B_<1/5>/O/…. In the case of Fe_3O_4 layer thickness up to 50, the ferromagnetic component of the Fe_3O_4 layer can be observed in the case of Fe_3O_4 layer thickness up to 110. The magnetic field increases in proportion to the saturation of the magnetic field. To explain this, even if the MgO layer is connected to a certain thickness (~ 20 μ m), the heat of magnetization can be large and smooth.

项目成果

T.Fujii: "Mossbauer Spectroscopic Study of Surface and Interface Properties of Epitaxeal magnetite Films" Ferrites:Proc.6th Int.Conf.Ferrites. 666-669 (1992)

T.Fujii：“外延磁铁矿薄膜的表面和界面特性的穆斯堡尔光谱研究”铁氧体：Proc.6th Int.Conf.Ferrites。

藤井 達生: "活性化反応蒸着法によるFe_3O_4単結晶膜の合成" 粉体および粉末冶金. 39. 981-984 (1992)

藤井龙夫：“活化反应气相沉积法合成Fe_3O_4单晶薄膜”粉末与粉末冶金。 39. 981-984 (1992)

T.Fujii: "Surface and Interface Properties of Epitaxial Fe_3O_4 Films Studied by Mossbauer Spectroscopy" J.Magn.&Magn.Mater.

T.Fujii：“通过穆斯堡尔光谱研究外延 Fe_3O_4 薄膜的表面和界面特性”J.Magn。