マルチフェロイック誘電体における多重強秩序状態の直接外場制御を実証する研究

研究证明多铁电介质中多个强有序态的直接外场控制

基本信息

批准号：
22K03485
负责人：
鈴木孝至
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Hiroshima University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究は，次の２つの研究目的を達成するために行うものである。①マルチフェロイック誘電体(CH3NH3)2CuCl4(以下，MACuC)において，外部応力で強磁性磁化方向を直接制御し，反対に磁場で強弾性自発歪みをスイッチして結晶構造を制御できることを実証する。②希土類化合物における多極子秩序変数の複数外場によるスイッチングを実証し新奇のマルチフェロイクス学理を構築する。①，②それぞれに対する実績，および①と②に共通する実績を次の通り列挙する。①について：〇溶媒蒸発法による単結晶育成法は確立していたが，溶液を減圧する方法を確立し約９倍の速さでで種結晶を析出させることが可能となった。〇MACuCの構造相転移が本当にI4/mmmからBmabであるか確定するため355Kおよび300Kにおいて精密な単結晶X線回折実験を繰り返し行ったところ原型相はI4/mmmで低温相はBmabであることを確定した。〇比熱の温度依存性測定から，Bmab相にはTc=8.9Kの強磁性転移以外の相転移はなく，強弾性相と強磁性相の共存がほぼ確定できた。〇応力による磁化方向のスイッチングを確かめるため初年度は，SQUID磁束計用に簡易型の応力印可試料セルを作成して，応力を印可した状態での磁化を測定し，応力を印可しない結果と比較したところ，応力による磁化方向制御の兆候を初めて観測した。②について：〇DyNiAlとアイソモルフィックなErNiAlについて磁場中超音波実験を行った結果，反強磁性転移点より下の温度で強４極子秩序することを初めて発見した。HoNiAlの弾性ソフト化を発見した。①と②共通の実績：〇MACuCおよび希土類化合物共通に歪みの磁場依存性を測定するためMPMS用の歪み計を購入して磁場中歪み計を作成する予定であったが，予算が減額されたため歪み計も自作した。必要な制度が得られたので次年度から活用する。

本研究旨在实现以下两个研究目标。 ① 我们将证明，在多铁性介电材料（CH3NH3）2CuCl4（以下简称MACuC）中，可以使用外部应力直接控制铁磁磁化方向，反之，可以通过使用外部应力切换铁弹性自发应变来控制晶体结构磁场。 ②我们将演示多个外部场对稀土化合物中多极有序变量的切换，并构建一种新颖的多铁性理论。下面列出了①和②各自的成果以及①和②共同的成果。关于①：○虽然已经建立了使用溶剂蒸发法的单晶生长方法，但建立了降低溶液压力的方法，并且可以以大约9倍的速度析出晶种。〇为了确认MACuC的结构相变是否真的是从I4/mmm到Bmab，我们在355K和300K下反复进行精密单晶X射线衍射实验，发现原型相为I4/mmm且低温相是Bmab已被证实。〇根据比热的温度依赖性测量，Bmab相中除了Tc=8.9K时的铁磁相变外，没有发生相变，几乎可以确认铁弹性相和铁磁相共存。〇为了确认由于应力引起的磁化方向的切换，第一年，我们为SQUID磁力计制作了一个简单的施加应力样品池，测量了施加应力时的磁化强度，并将结果与不施加应力的结果进行了比较。结果，他们首次观察到应力引起的磁化方向控制的迹象。关于②：通过对DyNiAl和同质ErNiAl进行磁场超声实验，我们首次发现在低于反铁磁转变点的温度下会出现强四极有序。我们发现 HoNiAl 的弹性软化。 ① 和 ② 的共同成果：〇我们计划购买 MPMS 应变计并在磁场中制作应变计，以测量 MACuC 和稀土化合物的应变的磁场依赖性，但预算减少了我还制作了自己的应变计。现在我们已经有了必要的系统，我们将从明年开始使用它。