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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 acid compounds show the charm of multi-crystal and mixed crystal. High temperature solid solution limit high temperature α-(Ga, Fe) _ 2O_3 thin films, intermetallic compounds and other precipitates. The temperature distribution of the elements in the mixed crystal is relatively stable, the temperature is 300K, the magnetization temperature is high, the temperature is high, the temperature is high, and the temperature is high. The results show that the probability of a-(Ga, Fe) _ 2O_3 true magnetic semi-conductor is very high, and that the magnetization system is able to understand the electrical state of the electronic device, which is very important for the transmission of important electronic devices. Dr. Maodian Ueda of the Institute of Materials and Materials, Hiroyama Yamada of Osaka Prefecture University, and Spring-8 BL15XU equipment of hard X-ray photoelectron spectroscopy (HAXPES) are used to conduct optical and electronic scanning. The results of X-ray diffraction, α-(Ga, Fe) _ 2O_3 magnetization show the origin of Fe metal precipitation, α-(Ga) Fe) in the 2O_3 film, there are some magnetic acids, such as Fe, Ga, Fe, solid solution, Fe _ 3O_4, and so on. Microwave, α-(Ga, Fe) _ 2O_3 devices, Professor Yves Dumont of the University of Versailles, Ekaterina Chikoidze researchers, Hall devices use the electronic transport characteristics of the device to determine the temperature, mobility μ = 7.8cm ^ 2