遷移金属イオンを含む酸化物薄膜における新規な磁気光学材料の探索

寻找含过渡金属离子的氧化物薄膜中的新型磁光材料

• 批准号: 05J01800
• 负责人: 中嶋 聖介
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05J01800/
• 关键词: ナノ構造体; 多強性物質; フェリ磁性; 亜鉛フェライト; XANES; 第一原理計算; PLD; 局所構造解析; 他強性物質; XAFS

25ZnO・25Fe2O3・50BaTiO3の組成比(mol%)をもつ焼結PLD用ターゲットを用いてKrFエキシマレーザーにより、1.0×10-3 Paの酸素分圧下で800℃に加熱したSrTiO3(100)単結晶基板上に薄膜を作製したところ、異なる格子定数を有する二種類の結晶相が基板面外方向にエピタキシャル成長していることがわかった。断面TEM観察を行ったところ、ペロブスカイト型結晶相をマトリクスとして、直径約20nmの柱状構造をもつスピネル型結晶が基板に対して垂直に成長していることが確認された。室温における面内磁化の外部磁場依存性を測定したところ、高磁場下(5 T)で磁化は飽和し、大きな残留磁化及び保磁力が得られた。Fe-K端のX線吸収微細構造を測定することで局所構造に関する情報を得たところ、メインピークの位置がZnFe2O4からFe3O4側へ若干シフトしていることがわかった。また、RBS測定の結果からは薄膜中におけるZn原子の割合が著しく減少していることから、室温における高磁化の起源としては、準安定ZnFe2O4ではなくZnの置換固溶したFe3O4であると推測される。このように、当初の期待通り準安定ZnFe2O4相のみを析出することはできなかったが、強磁性相を強誘電体相の中に独立に析出させることに関しては成功したといえる。最後に強磁性と強誘電性のカップリングが存在することを調べるために、磁化の温度依存性を測定した。強誘電体であるBaTiO3結晶は-100、0、120℃付近で構造相転移を起こし、誘電性が変化するが、この温度において本薄膜の磁化に変化が見られた。このことは両相の界面における磁歪効果が存在することを示しており、誘電性と磁性のカップリングが期待される。以上の結果より磁気光学デバイスに新しい機能を付与できる可能性が開けたと考えられる。

25 zno, 25 fe2o3, 50 batio3 の composition ratio (mol %) を も つ 焼 knot PLD with タ ー ゲ ッ ト を with い て KrF エ キ シ マ レ ー ザ ー に よ り, 1.0 x 10-3 Pa の acid element points 圧 で under 800 ℃ heating に し た SrTiO3 単 (100) crystal substrate に film を cropping し た と こ ろ, different な る lattice constant を have す る two kinds の crystalline phase が outside the base board face direction に エ ピ タ キ シ ャ ル growth し て い る こ と が わ か っ た. Line section TEM 観 examine を っ た と こ ろ, ペ ロ ブ ス カ イ ト type crystalline phase を マ ト リ ク ス と し て, diameter about 20 nm の columnar structure を も つ ス ピ ネ ル type crystalline が substrate に し seaborne て vertical に growth し て い る こ と が confirm さ れ た. Room temperature に お け る in-plane magnetization の determination of external magnetic field dependence を し た と こ ろ, high magnetic field (5 T) で し は saturation magnetization, big き な residual magnetization and び protect magnetic が ら れ た. Fe - K end の X-ray 収 absorption fine structure determination of を す る こ と で bureau structure に masato す る intelligence を た と こ ろ, メ イ ン ピ ー ク の position が ZnFe2O4 か ら Fe3O4 side へ several シ フ ト し て い る こ と が わ か っ た. ま た, determination of RBS の results か ら は films に お け る cut or zinc atom の が the し く reduce し て い る こ と か ら, room temperature に お け る high magnetization の origin と し て は, quasi stable ZnFe2O4 で は な く zinc の displacement solution し た Fe3O4 で あ る と speculation さ れ る. こ の よ う に, had の expect り quasi stable phase ZnFe2O4 の み を precipitation す る こ と は で き な か っ た が, strong magnetic phase strong を induced electricity body phase の に independent に precipitation さ せ る こ と に masato し て は successful し た と い え る. Finally に strong magnetic と strong electrical の lure カ ッ プ リ ン グ が exist す る こ と を adjustable べ る た め に, determination of magnetization の temperature dependence を し た. Strong electricity body で lure あ る BaTiO3 crystal は - 100, 0, 120 ℃ paying nearly で tectonic facies planning move since を こ し, induced electrical が variations change す る が, こ の temperature に お い て in this film の magnetization に variations change が see ら れ た. の こ の こ と は struck phase interface に お け る magnetic slanting unseen fruit が exist す る こ と を shown し て お り, induced electrical と magnetic の カ ッ プ リ ン グ が expect さ れ る. の above results よ り magnetic 気 optical デ バ イ ス に new し い function を give で き が る possibility open け た と exam え ら れ る.

项目成果

Thermal annealing effect on magnetism and cation distribution in disordered ZnFe2O4 thin films deposited on glass substrates

• DOI: 10.1016/j.jmmm.2006.11.144
• 发表时间: 2007-03
• 期刊: Journal of Magnetism and Magnetic Materials
• 影响因子: 2.7
• 作者: S. Nakashima;K. Fujita;Katsuhisa Tanaka;K. Hirao;Tomoyuki Yamamoto;I. Tanaka

Large Faraday effect in a short wavelength range for disordered zinc ferrite thin films

• DOI: 10.1063/1.2199727
• 发表时间: 2006-05
• 期刊: Journal of Applied Physics
• 影响因子: 3.2
• 作者: Katsuhisa Tanaka;S. Nakashima;K. Fujita;K. Hirao