鉄系アモルファス酸化物を対象とした磁気光学効果素子への応用研究

铁基非晶氧化物磁光效应元件的应用研究

基本信息

批准号：
15J07889
负责人：
中塚祐子
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2015
资助国家：
日本
起止时间：
2015-04-24 至 2017-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15J07889/
关键词：
アモルファス酸化物ファラデー効果鉄磁気光学効果ガラス

项目摘要

前年度に引き続き、短波長磁気光学効果（ファラデー効果）素子への応用可能な材料の創製を目指し、鉄系アモルファス酸化物磁性体の作製、磁気的性質の調査を行った。4価の鉄イオンを含む酸化物は、強磁性を示すことが知られており、4価の鉄イオンを含むアモルファス酸化物の作製に成功すれば、磁性イオン間の強磁性的相互作用により、大きなファラデー効果を示す材料が得られると予想される。前年度までに、鉄を0.3 mol%ドープしたサンプルについて、4価の鉄イオンがアモルファス酸化物中に存在することを確かめた。今年度はより多くの鉄を含むガラスを溶融急冷法によって作製し、超伝導量子干渉計による磁化測定、メスバウアー分光測定を行った。得られたガラスは2 Kまで常磁性を示した。メスバウアー測定によって得られた異性体シフトの値から、鉄は3価で存在すると考えられる。これらの結果から、高い光学的塩基度を持つ母ガラスを利用して鉄イオンを高酸化状態とする方法では、ごく少量の鉄イオンしか4価の状態にすることができないことが示唆された。これらのガラスは非常に耐水性が低く、大気に曝さない工夫も必要であることが分かった。前年度までに、アモルファスFeO-SiO2薄膜がアモルファス酸化物材料としては非常に大きなファラデー効果を示し、それが薄膜中に分散する金属鉄クラスターによるものであることを明らかにした。アモルファスFeO-SiO2薄膜の磁性については、平成25年度に既に詳細な調査を行っており、低温でスーパースピングラス転移を示すことを明らかにしている。磁性のデータとファラデー効果の結果を合わせて、磁性に関する再検討を行った。アモルファスFeO-SiO2薄膜は、Fe2+のクラスターによるスーパースピングラス挙動を示すと考えられていたが、Fe0とFe2+のクラスター両方の寄与によるスーパースピングラス挙動であると考えられる。

继去年之后，我们生产了铁基非晶氧化物磁性材料，并研究了其磁特性，目的是创造可应用于短波长磁光效应（法拉第效应）元件的材料。已知含有四价铁离子的氧化物表现出铁磁性，并且如果成功地制造出含有四价铁离子的无定形氧化物，则磁性离子之间的铁磁相互作用将导致预计将获得表现出大法拉第效应的材料。去年，我们已证实掺杂 0.3 mol% 铁的样品的无定形氧化物中存在四价铁离子。今年，我们通过熔化和淬火制造了含有更多铁的玻璃，并使用超导量子干涉仪和穆斯堡尔光谱测量了其磁化强度。所得玻璃表现出高达 2 K 的顺磁性。根据穆斯堡尔测量获得的异构体位移值，认为铁以三价状态存在。这些结果表明，通过使用具有高光学碱度的母玻璃使铁离子进入高度氧化状态，仅可以将少量铁离子制成四价状态。人们发现这些玻璃的耐水性非常低，有必要想办法防止它们暴露在大气中。去年，我们发现非晶 FeO-SiO2 薄膜对于非晶氧化物材料表现出非常大的法拉第效应，这是由于金属铁簇分散在薄膜中。非晶态 FeO-SiO2 薄膜的磁性已于 2013 年进行了详细研究，结果表明它们在低温下表现出超自旋玻璃化转变。我们通过结合磁性数据和法拉第效应的结果重新审视了磁性。非晶FeO-SiO2薄膜被认为是由于Fe2+团簇而表现出超自旋玻璃行为，但人们认为超自旋玻璃行为是由于Fe0和Fe2+团簇共同的贡献。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

鉄クラスターを含有するアモルファスケイ酸塩薄膜の磁気的性質

含铁簇的非晶硅酸盐薄膜的磁性能

DOI：
发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
0
作者：
今泉　孝章;羽藤　英二;中塚祐子，Kilian Pollok，Falko Langenhorst，Lothar Wondraczek，村井俊介，藤田晃司，田中勝久
通讯作者：
中塚祐子，Kilian Pollok，Falko Langenhorst，Lothar Wondraczek，村井俊介，藤田晃司，田中勝久

Instability of spin glass phase in divalent iron phosphate glass under a magnetic field

二价磷酸铁玻璃中自旋玻璃相在磁场下的不稳定性

DOI：
发表时间：
2017
期刊：
Journal of Physics: Condensed Matter
影响因子：
0
作者：
Yuko Nakatsuka;Shunsuke Murai;Koji Fujita and Katsuhisa Tanaka
通讯作者：
Koji Fujita and Katsuhisa Tanaka

Large Faraday Effect of Amorphous Iron-containing Silicate Thin Films

非晶含铁硅酸盐薄膜的大法拉第效应

DOI：
发表时间：
2016
期刊：
影响因子：
0
作者：
Yuko Nakatsuka;Sindy Fuhrmann;Kilian Pollok;Torsten Wieduwilt;Falko Langenhorst;Lothar Wondraczek;Koji Fujita;Shunsuke Murai;and Katsuhisa Tanaka
通讯作者：
and Katsuhisa Tanaka

Direct Observation of Metallic Iron Nanoclusters in Amorphous Iron-containing Silicate Thin Films

非晶态含铁硅酸盐薄膜中金属铁纳米团簇的直接观察

DOI：
发表时间：
2016
期刊：
影响因子：
0
作者：
Y. Nakatsuka;S. Fuhrmann;K. Pollok;F. Langenhorst;K. Fujita;S. Murai;K. Tanaka and L. Wondraczek
通讯作者：
K. Tanaka and L. Wondraczek

Large Faraday effect of amorphous iron silicate thin films

非晶硅酸铁薄膜的大法拉第效应