Development of conductive ferromagnetic oxide nanosheets and pioneering of printable spintronics

导电铁磁氧化物纳米片的开发和可印刷自旋电子学的开拓

基本信息

批准号：
22KJ3113
负责人：
林兼輔
金额：
$ 2.58万
依托单位：
National Institute for Materials Science
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

研究では室温強磁性を示す導電性酸化物ナノシートの開発や、酸化物ナノシートをシードレイヤーに用いた磁気デバイスの開発を行い、従来のスピントロニクス研究の延長線上にはない、プリンタブルスピントロニクスという新たな研究分野を創生することを目指している。2022年度は、申請時の計画通り、アメリカ合衆国のMITで行っている「Ca2Nb3O10(CNO)ナノシートを用いたガーネット-ペロブスカイト(G-P)複合材料の作製とそのマルチフェロイック特性の研究」を継続して行ったためその研究成果を報告する。ガーネット基板であるGd3Ga5O12(GGG)の基板上に、ペロブスカイト構造をもつCNOナノシートを散布し、その基板上にBi3Fe5O12(BIG)を蒸着することで、GGGの表面上にはガーネット相であるBIGを、CNOの表面上にはペロブスカイト相であるFe-rich BiFeO3(BFO)をエピタキシャル成長させることに成功した。また、蒸着させる材料をBFOに変えた場合はGGGの表面上にはBIGとBiO2が形成することが確認され、BiとFeの組成比が3:5以上になると不純物相が発生することが分かった。さらに詳細な構造を観察するためTEMによる試料の断面観察を行ったところ、Fe-rich BFOの一部が分解しアモルファス状態の鉄酸化物が発生していることが分かった。また、CNO界面のBFOの結晶構造は通常の菱面体晶ではなく、自発分極がより大きな正方晶のBFOが形成されることも分かった。ガーネット相とペロブスカイ相の界面には結晶粒界や不純物相が確認されず、原子配列が緩やかに変化し接合していることが確認され、特定の結晶面で接合しているエピタキシャル関係がないことが確認された。G-P複合材料の作製に成功しその構造を解明したため、今後はそのマルチフェロイック特性の測定を行っていくことを計画している。

该研究旨在开发具有室温铁磁特性的导电氧化物纳米片，以及使用氧化物纳米片作为种子层的磁性设备，从而创建了一个新的研究领域，称为可打印的纺纱型，这不是传统旋转型旋转研究的扩展。在2022财年，按照应用时计划，我们继续使用CA2NB3O10（CNO）纳米片对石榴石 - 玻璃盐（G-p）复合材料进行制造，并研究其多效性能”，因此我们在美国MIT进行了MIT，因此我们报告了这项研究的结果。 By spraying CNO nanosheets with perovskite structure on the substrate of Gd3Ga5O12 (GGG), which is a garnet substrate, and depositing Bi3Fe5O12 (BIG) on the substrate, we successfully grown BIG, which is a garnet phase, on the surface of GGG, and Fe-rich BiFeO3 (BFO), which is a perovskite phase, on the surface of CNO，外延生长。此外，当将要沉积的材料更改为BFO时，可以证实在GGG表面形成的Big和Bio2，并且当BI与Fe的组成比超过3：5时，会发生杂质阶段。为了更详细地观察结构，我们使用TEM观察了样品的横截面视图，并发现产生了富含Fe的BFO的一部分，并产生了无定形的铁氧化铁。还发现，CNO界面上BFO的晶体结构不是正常的菱形晶体，而是形成具有更大自发极化的四方BFO。在石榴石相和钙钛矿相之间的界面上没有观察到晶界或杂质阶段，并且可以证实原子布置缓慢地改变并粘合，并且在特定的晶体平面上没有键合的结合。由于我们已经成功制造了G-P复合材料并阐明了它们的结构，因此我们计划将来测量其多性性能。

项目成果

期刊论文数量（3）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Magnetic Anisotropy Modulation in Bismuth Substituted Yttrium Iron Garnet with Voltage Controlled Strain

压控应变铋取代钇铁石榴石磁各向异性调制

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
W. A. Misba;K. Hayashi;M. J. Miela;D. B. Gopman;C. A. Ross;and J. Atulasimha,
通讯作者：
and J. Atulasimha,

Crystallization and stability of rare earth iron garnet/Pt/gadolinium gallium garnet heterostructures on Si

Si上稀土铁石榴石/Pt/钆镓石榴石异质结构的结晶及稳定性

DOI：
10.1016/j.jmmm.2022.170043
发表时间：
2022
期刊：
Journal of Magnetism and Magnetic Materials
影响因子：
2.7
作者：
Gross, Miela J.;Bauer, Jackson J.;Ghosh, Supriya;Kundu, Subhajit;Hayashi, Kensuke;Rosenberg, Ethan R.;Andre Mkhoyan, K.;Ross, Caroline A.
通讯作者：
Ross, Caroline A.

Spin wave generation via acoustically-driven ferromagnetic resonance in a ferromagnetic insulator Y3Fe5O12 on LiNbO3

通过声驱动铁磁共振在 LiNbO3 上的铁磁绝缘体 Y3Fe5O12 中产生自旋波

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
T. Wong;J. Park;K. Hayashi;M. J. Miela;R. Kim;X. Wang;S. Lee;P. A. Crowell;C. A. Ross;and I. Takeuchi
通讯作者：
and I. Takeuchi