Studies on control of spin ordering in magneto-dielectric thin films and their application for future electronics devices

磁电介质薄膜自旋有序控制及其在未来电子器件中的应用研究

基本信息

  • 批准号:
    17560621
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 2.3万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
  • 财政年份:
    2005
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2005 至 2006
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The target of this research project is to synthesize room-temperature ferromagnetic dielectric thin films, which can possibly apply for novel magneto-dielectric devices. The followings are the main results obtained in the projects.(1)The single crystalline BaFe_<1-x>Zr_x0_<3-δ> (x=0.0-0.8) thin films were successfully produced on (001) SrTiO_3 substrates by pulsed laser-beam deposition. The films were found to be highly resistive, up to the leakage current density of about 1.1x10^<-5> A/cm^2 at the bias electric field of 150 kV/cm for the x=0.7 sample. This is much less than 10^<-4> of that for the BaFe0_<3-δ>, single crystalline film, which implies that the dielectric properties have been distinctly improved by zirconium substitution. The magnetization loop measured at 5 K for the x=0.7 sample clearly shows hysteresis as well as the presence of the remanent magnetization. Hence, the magnetic ordering for the x=0.7 sample has been greatly enhanced, possibly due to the ferromagnetic spi … More n alignment of Fe ions. It should be worthwhile mentioning that the x=0.7 sample still exhibits a ferromagnetic characteristic at room temperature. Consequently, BaFe_<0.3>Zr_<0.7>0_<3-δ> is a potential candidate for practical use in some magnetoelectric devices, such as a ferroelectric-ferromagnetic gate field-effect-transistor in the near future.(2)The single crystalline Ba(Co_<1-x>Mn_x)0_<3-δ> (x=0.2 and 0.7) films with the pseudo-cubic crystal structure were successfully synthesized. The films were found to be highly resistive with a dielectric constant of ε=5.2 at 5 K. In contrast, the films exhibited semiconductor-like conduction behavior at room temperature. Room temperature ferromagnetic ordering can be realized in samples with a saturation magnetization of 1.20 μB/fu for the x=0.2 sample, in contrast to 1.41 μB/fu for the x=0.7 sample. A possible origin of the observed magnetic ordering may be due to the superexchange coupling of Mn4+(d3)-O2--Co4+(d5) ions with a bonding angle of 180 degrees. Less
该研究项目的目标是合成室温铁磁旧膜,该薄膜可能适用于新型的磁性磁电器。以下是项目中获得的主要结果。(1)单晶BAFE_ <1-X> ZR_X0_ <3-udu>(X = 0.0-0.8)薄膜成功地在(001)SRTIO_3底物上通过脉冲激光束式底物成功产生。在X = 0.7样品的偏置电场上,薄膜被发现具有高度抵抗力,直至偏置电场的泄漏电流密度约为1.1x10^<-5> a/cm^2。对于BAFE0_ <3-δ>,单晶膜的少于10^<-4>,这意味着锆取代的饮食特性已明显改善。 X = 0.7样品在5 k下测得的磁化环清楚地显示出磁滞以及远期磁化的存在。因此,X = 0.7样品的磁顺序已大大增强,这可能是由于铁磁SPI…更多的Fe离子对齐。值得一提的是,X = 0.7样品在室温下仍表现出铁磁特征。因此,BAFE_ <0.3> Zr_ <0.7> 0_ <3-Δ>是在某些磁电器设备中实际使用的潜在候选者,例如在近期的铁电磁栅极磁场磁场效应 - 触觉 - 在不久的将来。伪立方体晶体结构成功合成。发现这些膜具有高度抗性,动态常数为ε= 5.2,在5 K处。相反,膜在室温下暴露了半导体样传导行为。室温铁磁有序可以在X = 0.2样品的饱和磁化的样品中实现,而X = 0.7样品的样品为1.41μb/fu。观察到的磁排序的可能起源可能是由于Mn4+(D3)-O2-CO4+(D5)离子的近极换耦合,其键合角度为180度。较少的

项目成果

期刊论文数量(17)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Electric and Magnetic properties of Ba(Co,Mn)O_<3-δ> Epitaxial Thin Films
Ba(Co,Mn)O_<3-δ>外延薄膜的电学和磁学性质
Ferromagnetic and Dielectric Behavior of Mn-Doped BaCoO_3
Mn掺杂BaCoO_3的铁磁和介电行为
Electric and Magnetic properties of Ba(Co, Mn)O_<3-δ> Epitaxal Thin Films
Ba(Co,Mn)O_<3-δ>外延薄膜的电学和磁学性能
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