チタン酸バリウム構造を含む新規積層結晶構造を用いた磁気トンネル接合材料の創成

使用含有钛酸钡结构的新型层状晶体结构创建磁性隧道结材料

基本信息

批准号：
21K04862
负责人：
神島謙二
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Saitama University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04862/
关键词：
結晶工学応用物性フェライト

项目摘要

二価鉄を導入した積層構造Ba-Fe-Ti酸化物ならびに18H型六方晶フェライトの作製を試みた。試料の組成、焼成温度、および封入管内圧をコントロールすることにより、積層結晶構造単相の生成条件を探索した。原料としてBaCO3,α-Fe2O3,ZnO,TiO2,Fe3O4を用いて、目的の化学量論組成になるように秤量した。これらのうち二価鉄を含まない原料(Fe3O4以外)を遊星ボールミルで湿式粉砕混合した原料粉を900°Cで仮焼成した。仮焼成後、二価鉄原料であるFe3O4を加え、加圧成形し、石英管に真空封入した。その石英管を1000~1200°Cで5時間本焼成し、試料を作製した。試料の結晶構造をX線回折(XRD)によって同定した。その結果、二価鉄-四価チタン置換した18H型六方晶フェライトならびにBa-Fe-Ti酸化物の作製に成功した。18H型フェライトが生成するのは限られた組成のみであった。温度・組成・封入管内圧条件の最適化が必要である。Ba-Fe-Ti酸化物に関しては、二価鉄-四価チタン置換による低温自発磁化の向上を観測した。これは、非磁性イオンであるチタンが下向きスピンサイトに入ったものと考えられる。今後、中性子回折による機器構造の決定が期待される。また、鉄酸化物探索の過程で、結晶構造データベース・パウダーディフラクションファイルに掲載されていないバリウムリチウム鉄酸化物を見出した。酸化バリウム-酸化リチウム-酸化鉄3元系相図上でこの酸化物の生成条件を決定し、単結晶を作製し構造を特定した。このような物質探索は、新材料開発研究の礎石となるものであり、重要なものである。

我们尝试制造层状 Ba-Fe-Ti 氧化物和掺有二价铁的 18H 六方铁氧体。通过控制样品成分、烧成温度和密封管内的压力，我们探索了形成单相堆叠晶体结构的条件。以 BaCO3、α-Fe2O3、ZnO、TiO2 和 Fe3O4 为原料，称重以获得所需的化学计量组成。其中，将不含二价铁(Fe 3 O 4 以外)的原料在行星式球磨机中湿式粉碎并混合，并将原料粉末在900℃下预烧成。煅烧后，添加二价铁原料Fe3O4，加压成型，并真空密封到石英管中。将石英管在1000-1200℃下烧制5小时以制备样品。通过X射线衍射(XRD)鉴定了样品的晶体结构。结果，我们成功地生产了18H型六方晶系铁氧体和二价铁-四价钛取代的Ba-Fe-Ti氧化物。 18H 型铁氧体的生产成分数量有限。有必要优化密封管内的温度、成分和压力条件。对于Ba-Fe-Ti氧化物，我们观察到由于二价铁-四价钛取代而导致低温自发磁化强度的改善。这被认为是由于钛（一种非磁性离子）进入向下自旋位点。未来，预计器件结构将由中子衍射来确定。此外，在寻找铁氧化物的过程中，我们发现了钡锂铁氧化物，其晶体结构数据库或粉末衍射文件中均未列出。我们在氧化钡-氧化锂-氧化铁三元相图上确定了该氧化物的形成条件，制作了单晶，并鉴定了其结构。这类材料探索是新材料开发研究的重要基石。