塗布光反応法を用いた室温動作巨大磁気抵抗薄膜の開発

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平成19年度は室温巨大磁気抵抗材料の母物質であるAサイト秩序型(Sm,La)BaMn_2O_6の製膜を行った。製膜には塗布光照射法を用い、SrTiO_3単結晶基板上に有機金属溶液を塗布し、エキシマレーザを照射して結晶化を試みたところ、基板温度500度以上、還元雰囲気下でKrFレーザを140mJ/cm2以上のフルエンスで照射した時にAサイト秩序構造を待った(Sm,La)BaMn_2O_6,薄膜が形成されることを見出した。低レーザフルエンスや酸素雰囲気下ではAサイトが無秩序化したものが出来る。昨年度作製したSmBaMn_2O_6のSmサイトにLaを置換しLaBaMn_2O_6まで組成を振ることに成功し、本手法が昨年度作製したSmBaMn_2O_6だけに限らずAサイト秩序構造を待つペロブスカイト型酸化物薄膜の製膜に有効であることを示した。依然としてAサイト秩序構造をもつ本物質料は従来の熱的手法やPulsed Laser Deposition法などでは作製出来ないため、ここからも塗布光照射法の優位性が示されている。X線回折や電子顕微鏡観察によってSrTi03(001)基板上に作製した(Sm,La)BaMn_2O_6薄膜はエピタキシャル成長していることを確認した。001基板上に作製したSmBaMn_2O_6は基板格子によって構造相転移が阻害されるためバルク同様の金属絶縁体転移を示さなかったが、強磁性転移のみを示すLaBaMn_2O_6ではバルク特性を再現することができた。その結果LaBaMn_2O_6B/SrTi03(001)において室温で磁気抵抗の発現に成功し、300Kにおいて135%の磁気抵抗率を得ることが出来た。これまでのところバルクで出現した1000%の室温磁気抵抗効果はまだ得られていないが、組成及び基板方位の制御によって飛躍的に磁気抵抗特性を向上させることが出来ると期待できる。この研究成果についてChemistr of Materials及びMaterials Science and Engineering Bにおいて誌上発表を行うとともに国際会議E-MRSにおいて発表を行った。