Synthesis and characterization of multiferroic thin films with perpendicular magnetic anisotropy

垂直磁各向异性多铁性薄膜的合成与表征

• 批准号: 17F17079
• 负责人: 伊藤 満
• 金额: $ 1.54万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2017
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2017-07-26 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17F17079/
• 关键词: 垂直磁化; κアルミナ型化合物; 六方晶酸化物; 強誘電性; フェリ磁性; マルチフェロイック; YMnO3型化合物; 垂直磁化膜; 薄膜; 強誘電体; マルチフェロイックデバイス

本年度は，Pulsed Laser Deposition法により，目的組成の酸化物薄膜を作製し，薄膜X線法により構造を解析し，磁化特性，強誘電性，および マルチフェロイック特性評価を既存の物性物性測定装置を用いて行った.薄膜作製は消耗品として計上した単結晶基板を用い，物性測定は，液体 ヘリウムクライオスタットを用いた.前年度までの研究でkアルミナ型磁性強誘電体に関しては，SrTiO3(100)面上に育成すると，c軸配向し ながらドメインが60°ごとに成長する特異な成長をすることが確認された.本年はこのナノドメイン化による磁気特性の変化を測定して，ナノ サイズのドメイン構造，サイズ，ドメイン境界相の構造を詳細に検討することにより，磁気異方性の変化を実験的に調査した.磁気特性測定の結果 から，本系の磁気異方性はSrTiO3(111)面上に堆積した場合に示す面内磁気異方性に比較して，これがSrTiO3(100)面上では、面直方向への異方性に変化した。この原因は，ドメイン境界に存在するドメ イン壁に起因するものであるかは不明であったため，透過型電子顕微鏡を用いて，ドメインの構造，ドメイン境界相の構造を詳細に 調べた.その結果、本系におけるドメイン壁の方向はには主に6種類存在し、方向が直行関係にあるドメイン間で生成するドメイン壁は他のドメイン壁に比べて厚いため、隣接するドメイン内の鉄イオン間の酸素を介した超交換相互作用は弱く、見かけ上，磁気異方性が変化することが考えられる。本研究の結果は、kアルミナ型磁性強誘電体で生成するドメインは従来型の強誘電体・磁性体よりも数桁小さなドメインが生成し、各方向を向くドメインを隔てるドメイン壁もドメイン間の方位関係で厚さが異なることに起因してマクロな磁気異方性を変化させることができる。

This year, Pulsed Laser Deposition method was used to prepare acid thin films of the target composition. Thin film X-ray method was used to analyze the structure, magnetization characteristics, strong inductivity, and evaluation of existing physical properties. The thin film manufacturing process is used for the determination of the physical properties of the crystalline substrates. In the past year, the research on k-type magnetic ferroelectric materials has been carried out, and it has been confirmed that SrTiO3 (100) plane has been developed, and the c-axis alignment has been developed. This year, the changes in magnetic properties due to this change in magnetic properties were measured, and the structures of the Nausai and the boundary phases of the Nausai were discussed in detail. In addition, the changes in magnetic anisotropy were investigated in practice. The results of magnetic property measurement show that the anisotropy of SrTiO3 (111) plane is different from that of SrTiO3 (100) plane. The reason for this is that the structure of the transmission electron microscope is not clear. As a result, the direction of the wall of the system is opposite to the main six kinds of existence, the direction is straight relationship, the formation of the wall is thicker than the other wall, the acid interaction between the iron and the iron in the adjacent wall is weak, the magnetic anisotropy is changed. The results of this study include the formation of a k-type magnetic ferroelectric and the formation of a magnetic ferroelectric. The magnetic body has a small number of layers, and the orientation relationship between the layers in each direction is different.

项目成果

Redox-Based Multilevel Resistive Switching in AlFeO3 Thin-Film Heterostructures

• DOI: 10.1021/acsaelm.0c00083
• 发表时间: 2020-03
• 作者: Badari Narayana Rao;S. Yasui;Yefei Han;Yosuke Hamasaki;T. Katayama;T. Shiraishi;T. Kiguchi;M. Itoh-M

Effect of Cr substitution on ferrimagnetic and ferroelectric properties of GaFeO3 epitaxial thin films

• DOI: 10.1063/1.5029442
• 发表时间: 2018-10
• 期刊: Applied Physics Letters
• 影响因子: 4
• 作者: T. Katayama;T. Osakabe;S. Yasui;Yosuke Hamasaki;Badari Narayana Rao;Minghui Zhang;M. Itoh

Room Temperature Ferroelectricity in Multiferroic AlxFe2-xO3 Epitaxial Thin Films

多铁性 AlxFe2-xO3 外延薄膜中的室温铁电性

• 发表时间: 2018
• 作者: Badari Narayana Rao;Tsukasa Katayama;Shintaro Yasui;and Mitsuru Itoh
• 通讯作者: and Mitsuru Itoh