無容器浮遊法によるアモルファス酸化物磁性体の創製と磁気光学効果素子への応用

无容器漂浮法制备非晶氧化物磁性材料及其在磁光效应器件中的应用

基本信息

批准号：
17H06614
负责人：
中塚祐子
金额：
$ 1.91万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-08-25 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

近年の情報化社会の発展に伴って需要が増大している、青色あるいは紫外の半導体レーザー用の光制御素子への応用が可能な磁気光学材料の創製を目指し、マンガンを含むアモルファス酸化物を対象に、磁気光学的性質、光学的性質の調査を行った。溶融急冷法によりマンガンホウ酸塩ガラスを作製した。また、無容器浮遊法によりマンガンアルミノホウ酸塩ガラスを作製した。最大で酸化マンガンを60 mol%含有する、オレンジ色透明なアモルファス酸化物が得られた。光吸収スペクトルの結果から、アモルファス酸化物中でほとんどのマンガンイオンは2価の状態で6配位サイトに存在していると分かった。磁気光学特性の調査のために、可視域でファラデー効果測定を行った。マンガン含有アモルファス酸化物の単位磁場、単位厚さあたりの回転角は、希土類含有アモルファス酸化物と比較すると1桁から2桁小さい値であった。2価のマンガンイオンのもつスピンのモーメントはS=5/2であり、希土類含有アモルファス酸化物と同程度の回転角を示すはずであった。これには、6配位サイトに存在する2価のマンガンイオンが禁制遷移しかもたないことが影響していると考えられる。透明で光損失の小さいアモルファス酸化物が得られる一方で、Van Vleck-Hebbの式で与えられる、ファラデー回転角に寄与する電子の遷移確率も同時に非常に小さくなり、回転角も小さくなると考えられる。磁気光学効果材料の設計においては、磁性だけでなく、光学遷移とその種類についても十分に考慮することが重要であることが明らかになった。

随着信息协会的最新发展，我们旨在创建磁光材料，可用于蓝色或紫外线半导体激光器的光控制元素，并随着信息社会的最新发展而增加需求，并研究了含有含有含锰的无晶氧化物的磁光能和光学特性。锰硼酸盐玻璃是通过熔融淬火方法制备的。此外，通过无容器浮动方法制备锰铝制玻璃。获得了含有多达60 mol％氧化锰的橙色透明无定形氧化物。光吸收光谱的结果表明，无定形氧化物中的大多数锰离子都存在于其二价状态的六协调位点。为了研究磁光的特性，在可见范围内进行了法拉第效应测量。含有锰的无定形氧化物的单位磁场和每单位厚度的旋转角度比富含稀土的无定形无定形氧化物小1至2个数量级。二价锰离子的自旋力矩为S = 5/2，应该表现出与含有稀土的无定形氧化物相似的旋转角度。这被认为是由于以下事实：二价锰离子出现在六协调地点仅发生禁忌过渡。尽管获得了具有低光损失的透明无定形氧化物，但人们认为，由van vleck-hebb方程给出的促成法拉第旋转角的电子的过渡概率也将很小，并且旋转角度也将同时降低。据揭示，在设计磁光材料时，不仅要对磁性，而且要对光学过渡及其类型进行充分考虑，这一点很重要。