相転移温度近傍における電気／磁気双極子秩序の同時制御による新奇冷却素子の創製

通过同时控制相变温度附近的电/磁偶极子级数创建新型冷却元件

基本信息

批准号：
19K04229
负责人：
泉宏和
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Hyogo Prefectural Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

微小領域における高精度な温度制御に必要な、駆動部を持たず小型化の可能な冷却技術として、制御の容易な電場を用いる電気熱量効果を利用する冷却技術が注目されている。その作業物質には、電場によって電気双極子の秩序が大きく変化する強誘電－常誘電相転移温度を動作温度付近に有する強誘電体が有力な候補となっている。一方、電気と磁気の間に電気磁気効果とよばれる交差相関が見られ、印加した電場によって分極だけでなく磁気スピンも制御することが可能とされる「マルチフェロイクス物質」を作業物質に用いることができれば、分極と磁気スピンの両方のエントロピー変化を同時に利用することで、より効率の良い冷却システムの構築が期待できる。本研究では、高電場印加の可能な電気絶縁性に優れた高品質薄膜作製プロセスを確立し、マルチフェロイクス物質の相転移温度近傍における分極と磁気スピンの相関について明らかにすることで、新規冷却素子の創生についての知見を得ることを目的としている。今年度は、ドメインの形態を制御した薄膜の作製と、分極および磁気スピン秩序の相関の評価について取り組んだ。しかしながら、年度当初に成膜装置が故障し、修理部品の入手が困難であったために復旧が年度末となり、当初計画していた薄膜作製を進めることができなかった。そこで、過年度までに作製していた薄膜を用いて、分極および磁気スピン秩序の相関を評価するため、既存の走査型プローブ顕微鏡にて、同一視野における圧電応答および磁気応答を観察するための測定系を構築した。

利用易于控制的电场的电热效应的冷却技术作为一种不具有驱动单元且可小型化的冷却技术正在引起人们的关注，这是在微观区域进行高精度温度控制所必需的。铁电材料具有接近工作温度的铁电-顺电相变温度，是工作材料的潜在候选者。另一方面，在电和磁之间观察到称为电磁效应的互相关性，并且使用“多铁性材料”作为工作材料，不仅可以通过施加的电场来控制极化，还可以控制磁自旋。如果这是可能的，我们可以期望通过同时利用极化和磁自旋的熵变化来构建更有效的冷却系统。在这项研究中，我们将建立一种制造具有优异电绝缘性能、可应用于高电场的高质量薄膜的工艺，并阐明多铁性材料相变温度附近的极化和磁自旋之间的相关性。是获得有关元素创建的知识。今年，我们致力于制造具有受控域形态的薄膜，并评估极化和磁自旋顺序之间的相关性。然而，薄膜沉积设备在财年年初出现故障，且由于维修零件难以获得，恢复时间被推迟到财年年底，原计划的薄膜生产无法进行。因此，为了使用前几年生产的薄膜来评估极化和磁自旋顺序之间的相关性，我们开发了一种测量系统，用于使用现有的扫描探针显微镜在同一视场中观察压电和磁响应。建造的。