レーザMBE法による遷移金属酸化物人工格子の創成とその物性

激光MBE法制备过渡金属氧化物人工晶格及其物理性能

• 批准号: 08750371
• 负责人: 田畑 仁
• 金额: $ 0.64万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1996
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1996 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08750371/
• 关键词: レーザーMBE; 酸化物人工格子; 遷移金属酸化物; 原子層成長; 強誘電体; 強磁性体; 分子動力学計算; 分子軌道計算

従来、各々独立に研究が行われてきた誘電体、磁性体、超伝導体等の機能性酸化物を、遷移金属酸化物としてひと纏まりにとらえ、これらの電気・磁気的特性を統一的に解釈することを目的として以下の研究を実施した。(1)対象材料の選定。ペロブスカイト構造を持つ遷移金属酸化物の中で、人工格子を形成させる為、格子定数、熱膨脹係数等のパラメータを考慮してヘテロ成長が期待される組み合わせを選定した。具体的には誘電体;MTiO_3(M=Ba,Sr,Ca,Pb),ZrPbO_3,LiNbO_3(ペロブスカイト類縁)、磁性体;M'FeO_3,M'MnO_3,M'CoO_3(M'=Ba,Sr,Ca,La etc.)を選定した。(2)レーザアブレーションを用いたMBE成膜法による人工格子の形成。先ず誘電体同士、磁性体同士等の組み合わせによる人工格子を形成し、電気・磁気特性の評価を行った。磁性体人工格子として、磁化特性の向上を狙った歪磁気人工格子や、SrCoO_3(強磁性)/SrMoO_3(常磁性)超格子により、積層周期-磁化率から磁性発現の最小サイズを検証した(3)複合機能人工格子の創成。強誘電体/強磁性体等を組み合わせた新材料を創成した。人工格子を形成する層の組成および厚さを変化させたときの、電気・磁気特性(誘電率、磁化率の温度変化等)の変化を調べた。さらに積層周期の変化に対応する物性測定により、誘電体の電子分極および磁性体のスピンとの相関距離を明らかにした。(4)計算化学による材料設計。分子動力学計算によるペロブスカイト結晶構造変化(構造相転移)を検討した。そして従来経験法則によってのみ知り得た結晶構造および物性を計算化学的手法により予測可能とする。

In the past, independent research has been carried out on the characteristics of functional acids, such as inductors, magnets, and superconductors, and on the unified solution of electric and magnetic properties. (1)Selection of target materials. The structure of the metal oxide is supported by the migration of metal oxides, the formation of artificial lattices, the determination of lattice numbers, the coefficient of thermal expansion, etc., and the selection of combinations in anticipation of its growth. Specific electroconductors: MTiO_3(M=Ba,Sr,Ca,Pb), ZrPbO_3, LiNbO_3, magnetic materials; M'FeO_3, M'MnO_3, M'CoO_3 (M'=Ba,Sr,Ca,La etc.) Select. (2)The artificial lattice was formed by MBE film forming method. First, the combination of electric and magnetic materials, etc., is used to form artificial lattices and evaluate electric and magnetic properties. (3) Creation of artificial lattices with complex functions. A combination of ferroelectric and ferromagnetic materials was created. The composition and thickness of the artificial lattice layer are changed, and the electrical and magnetic properties (inductivity, susceptibility, temperature change, etc.) are changed. The correlation distance between the electron polarization of the dielectric and the magnetic properties of the dielectric layer was determined. (4)Computational chemistry and material design. Molecular dynamics calculations are carried out to investigate the structural transformation of crystals. The method of computational chemistry is used to predict the possibility of crystal structure and physical properties.

项目成果

S.Honstu: "Giant Electric Field Effect on Al/BaTiO/(Y_<0.6>Pr_<0.4>) Ba_2Cu_3O_y structures" Jpn.J.Appl.Phys.6B. L184-L187. (1996)

S.Honstu：“Al/BaTiO/(Y_<0.6>Pr_<0.4>) Ba_2Cu_3O_y 结构的巨电场效应”Jpn.J.Appl.Phys.6B。

S.Honstu: "Electrical properties of hydroxyapatite thin films grown by laser deposition." accepted for Thin Solid Films.(1997)

S.Honstu：“激光沉积生长的羟基磷灰石薄膜的电特性。”

H.Tanaka: "Molecular dynamics simulation for the crystal structures of ferroelectric and dielectric materials of BaTiO3-SrTiO3-CaTiO3" Phys.Rev.B. 53. 14112-14116 (1996)

H.Tanaka：“BaTiO3-SrTiO3-CaTiO3 铁电和介电材料晶体结构的分子动力学模拟”Phys.Rev.B。

S.Hayamizu: "Preparation of Crystallized Zinc Oxied (ZnO) Films on Amorphous Glass Substrates by a Laser Ablation Technique." J.Appl.Phys.80. 787-791. (1996)

S.Hayamizu：“通过激光烧蚀技术在非晶玻璃基板上制备结晶氧化锌 (ZnO) 薄膜。”

S.Honstu: "Pulsed Laser Deposiiton of Bioceramic Hydroxyapatite Thin Films on Polymer Materials" Jpn.J.Appl.Phys.35. L1208-L1210 (1996)

S.Honstu：“生物陶瓷羟基磷灰石薄膜在聚合物材料上的脉冲激光沉积”Jpn.J.Appl.Phys.35。