Synthesis and characterization of multiferroic thin films with perpendicular magnetic anisotropy

垂直磁各向异性多铁性薄膜的合成与表征

基本信息

批准号：
17F17079
负责人：
伊藤満
金额：
$ 1.54万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-07-26 至 2020-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度は，Pulsed Laser Deposition法により，目的組成の酸化物薄膜を作製し，薄膜X線法により構造を解析し，磁化特性，強誘電性，およびマルチフェロイック特性評価を既存の物性物性測定装置を用いて行った.薄膜作製は消耗品として計上した単結晶基板を用い，物性測定は，液体ヘリウムクライオスタットを用いた.前年度までの研究でkアルミナ型磁性強誘電体に関しては，SrTiO3(100)面上に育成すると，c軸配向しながらドメインが60°ごとに成長する特異な成長をすることが確認された.本年はこのナノドメイン化による磁気特性の変化を測定して，ナノサイズのドメイン構造，サイズ，ドメイン境界相の構造を詳細に検討することにより，磁気異方性の変化を実験的に調査した.磁気特性測定の結果から，本系の磁気異方性はSrTiO3(111)面上に堆積した場合に示す面内磁気異方性に比較して，これがSrTiO3(100)面上では、面直方向への異方性に変化した。この原因は，ドメイン境界に存在するドメイン壁に起因するものであるかは不明であったため，透過型電子顕微鏡を用いて，ドメインの構造，ドメイン境界相の構造を詳細に調べた.その結果、本系におけるドメイン壁の方向はには主に6種類存在し、方向が直行関係にあるドメイン間で生成するドメイン壁は他のドメイン壁に比べて厚いため、隣接するドメイン内の鉄イオン間の酸素を介した超交換相互作用は弱く、見かけ上，磁気異方性が変化することが考えられる。本研究の結果は、kアルミナ型磁性強誘電体で生成するドメインは従来型の強誘電体・磁性体よりも数桁小さなドメインが生成し、各方向を向くドメインを隔てるドメイン壁もドメイン間の方位関係で厚さが異なることに起因してマクロな磁気異方性を変化させることができる。

今年，我们将使用脉冲激光沉积法制造具有所需成分的氧化物薄膜，使用薄膜X射线法分析结构，并使用现有的物理性能测量设备评估磁性、铁电性和多铁性使用被认为是消耗品的单晶基板进行薄膜制造，并使用液体进行物理性质测量。使用氦低温恒温器。前一年的研究表明，当k-氧化铝型磁性铁电材料在SrTiO3(100)表面上生长时，它们以独特的方式生长，其中磁畴以c轴方向每60°生长一次。今年，我们测量了由于纳米域的形成而引起的磁性能变化，我们通过详细检查域结构的尺寸、尺寸和域边界相的结构，实验研究了磁各向异性的变化。从磁性能测量的结果来看，该体系的磁各向异性与SrTiO3的磁各向异性相似（与SrTiO3相比）。当沉积在111)表面上时表现出面内磁各向异性，这在SrTiO3(100)表面上转变为垂直于表面的各向异性。由于尚不清楚这是否是由存在于磁畴边界处的磁畴壁引起的，因此我们使用透射电子显微镜详细检查了磁畴的结构和磁畴边界相的结构。结果，该体系中主要存在六种类型的磁畴壁方向，并且具有正交方向的磁畴之间生成的磁畴壁比其他磁畴壁厚，使得相邻磁畴之间的铁离子之间的氧介导的超交换相互作用较弱，认为表观磁各向异性发生变化。这项研究的结果表明，k-氧化铝型磁性铁电材料中产生的磁畴比传统铁电和磁性材料中的磁畴小几个数量级，并且分隔面向每个方向的磁畴的磁畴壁也很小。各向异性可以由于方向上的厚度差异而改变。

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）

Redox-Based Multilevel Resistive Switching in AlFeO3 Thin-Film Heterostructures

DOI：
10.1021/acsaelm.0c00083
发表时间：
2020-03
期刊：
影响因子：
0
作者：
Badari Narayana Rao;S. Yasui;Yefei Han;Yosuke Hamasaki;T. Katayama;T. Shiraishi;T. Kiguchi;M. Itoh-M
通讯作者：
Badari Narayana Rao;S. Yasui;Yefei Han;Yosuke Hamasaki;T. Katayama;T. Shiraishi;T. Kiguchi;M. Itoh-M

Effect of Cr substitution on ferrimagnetic and ferroelectric properties of GaFeO3 epitaxial thin films

DOI：
10.1063/1.5029442
发表时间：
2018-10
期刊：
Applied Physics Letters
影响因子：
4
作者：
T. Katayama;T. Osakabe;S. Yasui;Yosuke Hamasaki;Badari Narayana Rao;Minghui Zhang;M. Itoh
通讯作者：
T. Katayama;T. Osakabe;S. Yasui;Yosuke Hamasaki;Badari Narayana Rao;Minghui Zhang;M. Itoh

Room Temperature Ferroelectricity in Multiferroic AlxFe2-xO3 Epitaxial Thin Films

多铁性 AlxFe2-xO3 外延薄膜中的室温铁电性