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コランダム型構造酸化物による新しい混晶系の創成とその応用探索

刚玉型结构氧化物新型混晶体系的创建及其应用探索

基本信息

批准号：
13J05654
负责人：
金子健太郎
金额：
$ 0.77万
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：
2013
资助国家：
日本
起止时间：
2013 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

コランダム構造酸化物には様々な物性を示すものが多く、その混晶は魅力的である。これまで固溶限が大きいα-(Ga, Fe)_2O_3薄膜が、金属間化合物等の析出物や混晶における元素の濃度分布の偏りが無く、さらに300Kで磁化のヒステリシスカーブを示す事を報告してきた。これらの結果から、α-(Ga, Fe)_2O_3が真の磁性半導体である可能性が高いが、その磁化発現機構を解明するための電子状態、また実用デバイスへの応用上重要である電子輸送特性について評価を行わなかった。そこで、物質材料機構の上田茂典博士、大阪府立大学の山田幾也講師ご協力のもと、Spring-8のBL15XUラインでの硬X線光電子分光(HAXPES)手法を用いて、電子状態評価を行った。その結果、α-(Ga, Fe)_2O_3の磁化発現がFe金属の析出由来では無い事、α-(Ga, Fe)_2O_3薄膜中のFeイオンは3価で存在している事が示俊され、GaサイトにFeイオンが置換固溶しており、またFeOやFe_3O_4等の磁性酸化物が含まれておらず、これらの磁性酸化物が強磁性発現の原因でない事が示された。さらに、α-(Ga, Fe)_2O_3について、フランスVersailles大学のYves Dumont教授、Ekaterina Chikoidze研究員のご協力のもと、Hall効果装置を用いて電子輸送特性を測定したところ、移動度がμ=7.8cm^2/Vs、キャリア密度がn=8.9×10^<14>cm_<-3>を示し、磁性半導体として比較的高い移動度を示した。さらに、磁気モーメントの磁場強度依存性を測定したところ350Kまでヒステリシスループが確認され、キュリー点が350Kを超えている事を確認した。これらの結果から、α-(Ga, Fe)_2O_3は室温以上の温度で強磁性を示す磁性半導体であり、室温動作が可能である事から応用可能性の高さを示す事ができた。

The physical properties of the コランダム structural acid compound には様々な show the charm of すものが多く and そのmixed crystal は.これまでsolid solution limitが大きいα-(Ga, Concentration distribution of precipitates and mixed crystals of Fe)_2O_3 thin films, intermetallic compounds, etc. and elements Partial りが无く、さらに300K でMagnetized のヒステリシスカーブをshow す事をreport してきた.これらのRESULTSから、α-(Ga, Fe)_2O_3 is a true magnetic semiconductor and has a high probability and a magnetized mechanism. The electron state, the electron transport characteristics of the electron transport properties are important for the use of the electron transport properties.そこで, Dr. Ueda Shigenori from Institute of Materials Science and Technology, Osaka Prefecture University’s lecturer Ikiya Yamada, ご Cooperation with のもと, Spring-8 The BL15XU laser adopts hard X-ray photoelectron spectroscopy (HAXPES) method and electronic state evaluation method. The result of the magnetization of α-(Ga, Fe)_2O_3 is the origin of the precipitation of Fe metal. In the Fe)_2O_3 film, the presence of のFeイオンは3価で shows the jun され, GaサイトにFe イオンが substitution solid solution しており, まMagnetic acid compounds such as たFeO and Fe_3O_4 contain まれておらず, and これらの magnetic acid compounds have strong magnetic properties.さらに、α-(Ga, Fe)_2O_3について、Fructus Versailles University Professor Yves Dumont, Ekaterina Chikoidze researcher's cooperation, Hall effect device's use, electron transport characteristics measurement, mobility, μ=7.8cm ^2/Vs, キャリアdensityがn=8.9×10^<14>cm_<-3>をshow, magnetic semiconductor has a relatively high mobility.さらに、Magnetic field intensity dependence measurement したところ350Kまでヒステリシスループがconfirmationされ、キュリー点が350Kを超えている事をconfirmationした.これらのRESULTSから、α-(Ga, Fe)_2O_3 is a magnetic semiconductor that is highly magnetic at temperatures above room temperature, and has a high possibility of operating at room temperature.