1.研究背景


近年、強磁性と強誘電性が共存する複合的な性質を持つマルチフェロイック(Multiferroic)材料は注目されており、盛んに研究が行われています。

マルチフェロイック材料は電気磁気効果(Magnetoelectric, ME)と呼ばれる電界による磁化変化あるいは磁化による電気分極変化させることが出来ます。 このME効果を利用したセンサ、メモリ、アクチュエーターなどのデバイス性能の向上や新規デバイスの創生が期待されます。

マルチフェロイック概要
マルチフェロイック概要



2. マルチフェロイック材料の分類


マルチフェロイック材料は単相と複合材料が二種類あります。

  • ●単相マルチフェロイック材料
    単相マルチフェロイック材料(例：BiFeO3, MnTiO3)は室温で同時に良好な強誘電性と強磁性が得られないことから、応用性が制限されます。

    例：BiFeO3は単相マルチフェロイック材料として、室温で良好な強誘電特性を示すものの、十分な強磁性が得られません。


  • ●複合マルチフェロイック材料
    複合マルチフェロイック材料は強誘電体と強磁性体を組み合わせた物です。強誘電体と強磁性体の界面の歪み結合により、ME効果が期待されます。

    複合マルチフェロイック材料は3種類があり、それぞれParticulate composite、Fiber composite、Laminate composite(積層膜)構造となります。

複合マルチフェロイック

3. 研究内容


複合マルチフェロイック材料は室温で良好な強誘電性と強磁性を同時に得られることから、高い応用性が期待されています。しかしながら、Particulate composite、Fiber composite構造はリーク電流が大きく、構造制御が困難などの欠点あることから、ME効果の観測が困難と考えられています。そこで、本研究は大きい界面を有する積層膜構造に着目し、優れたマルチフェロイック特性とME効果の観測が期待されます。 本研究では、磁界印加による強誘電性の変化を目指し、優れた非鉛強誘電体BiFeO3(BFO)と強磁性体CoFe2O4(CFO)を用いて、積層膜の作製とマルチフェロイック特性の測定を行っています。 優れた強誘電特性(P-E)を得るため、BFOとCFOの間に電極を導入します。これまで、電極としてLaNiO3(LNO)の導入により、BFO/LNO/CFO積層膜の(100)結晶配向と強誘電特性を確認しました。 今、強誘電特性の向上とME効果の観測を目指す研究を行っています。

研究結果


4. 研究業績


  • ●国際会議報告
    T. Kawae, J. Hu, H. Naganuma, T. Nakajima, Y. Terauchi, T. Kim, Y. Ando,
    S. Okamura, and A. Morimoto
    Room temperature ferroelectric/magnetic properties of Bi1Nd0.05Fe0.97Mn0.03O3/Pt/CoFe2O4 layered thin film grown by pulsed laser deposition
    Accepted to The 10th Russia/CIS/Baltic/Japan Symposium on Ferroelectricity (RCBJSF-10) Yokohama, Japan, 2010. 6


  • ●国内学会報告
    胡 潔、川江 健、永沼 博、中嶋宇史、寺内裕紀、金 兌映、安藤康夫、岡村総一郎、森本章治
    PLD法によるBi1Nd0.05Fe0.97Mn0.03O3/Pt/CoFe2O4積層膜の作製と強誘電・強磁性特性の評価
    第57回 応用物理学関係連合講演会（東海大学）

    胡 潔、寺内裕紀、金 兌映、川江 健、山田 悟、森本章治
    PLD法によるBi1Nd0.05Fe0.97Mn0.03O3/Pt/CoFe2O4積層膜の作製と評価
    第70回 応用物理学会学術講演会（富山大学）

    劉 辰、野村幸寛、川江 健、森本章治
    Bi1Nd0.05Fe0.97Mn0.03O3/LaNiO3/CoFe2O4 積層膜の作製と強誘電特性の評価
    平成22年度　応用物理学会北陸・信越支部学術講演会 (金沢大学)