遷移金属酸化物の光磁気機械機能のマグネトロンスパッタリング法によるデバイス化

利用磁控溅射方法将过渡金属氧化物的磁光机械功能制造成器件

• 批准号: 14750562
• 负责人: 柳沢 修実
• 金额: $ 2.3万
• 依托单位: Yuge National College of Maritime Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14750562/
• 关键词: 光・磁気・機械機能; 超機能集積デバイス; ペロブスカイト型マンガン酸化物; Pr_<0.65>Ca_<0.35>MnO_3; Cr_2O_3; Y_<0.33>Sr_<0.67>CoO_3; マグネトロンスパッタ; 近赤外線レーザー; クロム酸化物; プロブスカイト型酸化物; La_<0.5>Pr_<0.5>CrO_3; 電子スピン共鳴; 光誘起磁性

マンガン酸化物Pr_<0.65>Ca_<0.35>MnO_3において、低温で近赤外線照射時における光誘起磁性(光-磁気機能)と光電荷移動(光-機械機能)を見出した。これを基に光磁気機械素子の実現をめざした。さらに、室温での同様の機能を示す物質探索を行い、(1)クロム酸化物Cr_2O_3と(2)コバルト酸化物Y_<0.33>Sr_<0.67>CoO_3をターゲット物質とした。機能の探索、機構の解明、薄膜化を行い、室温で作動する光磁気機械素子の実現をめざした。(1)クロム酸化物Cr_2O_3粉末試料において電子スピン共鳴とSQUID磁束計により、パルス近赤外線レーザ照射時の光磁気機械特性を調べた。非光照射時は、磁化の温度特性はT_N=308Kで反強磁性転移を示す。光照射時は、室温付近(300K)で電子スピン共鳴の大幅な増大を示し、T_N以下の温度領域で熱活性型の温度依存に従う。この光誘起磁性は可逆であり光照射停止時に消失する。(口頭発表、米物理学会)(2)クロム酸化物Cr_2O_3薄膜の作成と評価を行った。最初に製膜条件の知見を得るためにゾルゲル法で製膜を行った。この知見を基に独自に設計製作したRFマグネトロンスパッタ装置を用いて製膜を行った。ターゲットと基板の配置を互いに直角に配置するオフアクシススパッタ配置を採用。基板種類、基板温度、ソース出力の条件を変え製膜を試みた。この結果ソース出力を下げることによって良質な薄膜が得られることがわかった。薄膜化で基板と試料間の格子ひずみによりT_Nが高温側にシフトした。(3)コバルト酸化物Y_<0.33>Sr_<0.67>CoO_3粉末試料の作成を行った。SQUID磁束計による磁化率測定の結果、260Kにキューリ点(常磁性金属-ドメインを持つ強磁性金属)を持つことが判明すると共に、磁場中冷却時に210Kにおいて奇妙な磁化の変化を見出した。これは高スピン(S=2)-中間スピン(S=2)転移によるものと思われ、デバイス化への期待が持たれる。

在氧化锰Pr_<0.65>Ca_<0.35>MnO_3中，我们发现了低温近红外照射下的光致磁性（光磁功能）和光电荷转移（光机械功能）。基于此，我们的目标是实现磁光机械装置。此外，我们还寻找了在室温下表现出类似功能的物质，并选择（1）氧化铬Cr_2O_3和（2）氧化钴Y_<0.33>Sr_<0.67>CoO_3作为目标材料。通过探索功能、阐明机理和减薄薄膜，我们的目标是实现一种在室温下工作的磁光机械装置。 (1) 我们利用电子自旋共振和 SQUID 磁力计研究了氧化铬 Cr_2O_3 粉末样品在脉冲近红外激光照射下的光磁机械性能。当未受光照射时，磁化温度特性在T_N=308K处表现出反铁磁转变。当受到光照射时，电子自旋共振在室温（300K）附近表现出显着增加，并且在低于T_N的温度区域中遵循热激活温度依赖性。这种光感生磁性是可逆的，当光照射停止时就会消失。 （口头报告，美国物理学会） (2) 制作并评估氧化铬Cr_2O_3 薄膜。首先，为了掌握成膜条件，使用溶胶凝胶法进行成膜。基于这一知识，使用最初设计和制造的射频磁控溅射装置形成了薄膜。采用离轴溅射布置，其中靶材和基板彼此成直角布置。通过改变基板类型、基板温度和源输出的条件来尝试成膜。结果发现，通过降低源输出可以获得高质量的薄膜。随着薄膜变薄，由于基板和样品之间的晶格应变，T_N 向高温侧移动。 (3)制备氧化钴Y_0.33Sr_0.67CoO_3粉末样品。使用SQUID磁力计测量磁化率的结果发现，该材料在260K时具有居里点（顺磁金属-具有磁畴的铁磁金属），并且在磁场中冷却时在210K时观察到磁化强度的奇怪变化。这被认为是由于高自旋（S=2）-中自旋（S=2）转变所致，并为器件开发带来了希望。

项目成果

M.Arai, T.Nakayama, O.Yanagisawa, M.Izumi: "Structure and electromagnetic properties in thin films of Pro_Ca_MnO_3"

M.Arai、T.Nakayama、O.Yanagisawa、M.Izumi：“Pro_<0.65>Ca_<0.35>MnO_3 薄膜的结构和电磁特性”

O.Yanagisawa, M.Arai, T.Odagiri, T.Nakayama, M.Izumi: "Photo-Induced Magnetism in La_Pr_CrO_3 with Canted Antiferromagnetic Spin Order Studied by Electron Spin Resonance"Memoirs of Yuge National College of Maritime Technology. Vol.25. 01 (2003)

O.Yanagisawa、M.Arai、T.Odagiri、T.Nakayama、M.Izumi：“通过电子自旋共振研究具有倾斜反铁磁自旋顺序的 La_<0.5>Pr_<0.5>CrO_3 中的光致磁性”Yuge National 回忆录

Vapor-Phase Synthesis of Mesoporous Silica Thin Films

介孔二氧化硅薄膜的气相合成

• DOI: 10.1021/cm021011p
• 发表时间: 2003-01-28
• 期刊: Chemistry of Materials
• 影响因子: 8.6
• 作者: N. Nishiyama;S. Tanaka;Y. Egashira;Yoshiaki Oku;K. Ueyama
• 通讯作者: K. Ueyama