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助成番号 180605
研 究 成 果 報 告 書

研究テーマ（和文） ＡＢ

室温マルチフェロイック構造の設計と電圧印加磁気制御デバイスの開発

研究テーマ（欧文） ＡＺ

Investigationofroom-temperature
multiferroic
electric-field-induced magnetization control

研究氏代表名者

ｶﾀｶﾅ ＣＣ姓）カタヤマ名）ツカサ

研究期間 Ｂ

２０１８ ～ ２０１９

漢字 ＣＢ

片山司

報告年度 ＹR

２０１９Tsukasa

研究機関名

東京大学

ﾛｰﾏ字 ＣＺ Katayama

研究代表者 ＣＤ
所属機関・職名

materialsand年

年

理学系研究科化学専攻 ・ 助教

概要 ＥＡ (600 字～800 字程度にまとめてください。)
強誘電性と強磁性を併せ持ち、磁場(電場)による強誘電性(強磁性)の制御が可能なマルチフェロイッ
ク材料は基礎研究から省電力デバイスなどの技術応用まで高い注目を集めている。しかしこれまで室温で動作するマルチフェロイック材料はペロブスカイト構造 BiFeO3 などの稀有な例に限られており、さらなる材料探索が求められていた。本研究で申請者は様々なマルチフェロイック材料の開発に取り組んだ。例えば、マルチフェロイック材料として非常に有名な六方晶系 YMnO3 を対象に元素置換を行い、この系で最高の磁気転移温度(TN ~200 K)を ScFeO3 の組成で達成し、さらに室温での強誘電性を実現した[発表文献 2]。また酸化物系だけでなく、酸窒化物マルチフェロイック材料である MnTaO2N にも注目して研究を行い、窒素の低い電気陰制度が豊かなスピン物性をもたらすことを見出した[発表文
献 6]。さらに、これまで機能性酸化物薄膜の多くは高価な単結晶基板を使用していたが、単結晶基板上に作製した高品質単結晶薄膜を基板から剥離する技術の開発を行った[発表文献 1]。これにより、機能性酸化物にフレキシブル性を付加すること、そして単結晶基板を再利用することが出来るようになった。また、室温で強誘電性とフェリ磁性を示す GaFeO3 型酸化物に注目し、その機能開発を行った。
結晶ドメイン境界をエンジニアリングすることで、強誘電スイッチングを起きやすくすること、また面直磁気異方性を実現することが可能となった。

キーワード ＦＡ

マルチフェロイック

機能性酸化物

薄膜（以下は記入しないでください。）
助成財団ｺｰﾄﾞ ＴＡ

研究課題番号 ＡＡ

研究機関番号 ＡＣ

シート番号- 1 -発表文献（この研究を発表した雑誌・図書について記入してください。）
論文標題ＧＢ

Simple method to obtain large-size single-crystalline oxide sheets

著者名 ＧＡ

K. Gu et al.

雑誌

ページ ＧＦ

雑誌名 ＧＣ

Advanced Functional Materials

発行年 ＧＥ

2020

巻号 ＧＤ

論文標題ＧＢ

Switchable third ScFeO3 polar ferromagnet with YMnO3-type structure

著者名 ＧＡ

Y. Hamasaki et al. 雑誌名 ＧＣ雑誌

ページ ＧＦ

2020

巻号 ＧＤ

8Reactive Solid Phase Epitaxy of Layered Aurivillius-type Oxyfluorides Bi2TiO4F2 using
Polyvinylidene Fluoride

著者名 ＧＡ

T. Katayama et al. 雑誌名 ＧＣ

ページ ＧＦ
論文標題ＧＢ
雑誌 著者名 ＧＡ
ページ ＧＦ
論文標題ＧＢ
雑誌 著者名 ＧＡ
ページ ＧＦ5425～5428

発行年 ＧＥ

Dalton Transactions
201

9巻号 ＧＤ48

Improved crystalline quality and electric conductivity in infinite-layer SrFeO2 films
through Sm substitution
T. Katayama et al. 雑誌名 ＧＣ
232906

発行年 ＧＥ

Applied Physics Letters
201

9巻号 ＧＤ114

Two-dimensional fluorine distribution in a heavily distorted perovskite nickel
oxyfluoride revealed by first-principles calculation
T. Katayama et al. 雑誌名 ＧＣ
31190～31195

発行年 ＧＥ

Dalton Transactions
2019巻号 ＧＤ

123

論文標題ＧＢ

Theoretical investigation of the role of the nitride Ion in the magnetism of oxynitride
MnTaO2N

著者名 ＧＡ

S. Mo et al.

雑誌

発行年 ＧＥ

論文標題ＧＢ雑誌

4447～4452

Journal of Materials Chemistry Cページ ＧＦ

25379～25384

雑誌名 ＧＣThe Journal of Physical Chemistry C

発行年 ＧＥ

2019巻号 ＧＤ

123

欧文概要 ＥＺ
Multiferroic materials exhibiting both ferroelectricity and ferromagnetism have attracted
considerable attentions due to the intriguing physics such as magnetic (electric) filed control ofpolarization (magnetization) and future low- energy consumption memory devices. However, such
multiferroic materials rarely shows spontaneous polarization and magnetization at room temperature,
leading to a demand for new materials. In this study, I investigated four kinds of multiferroicmaterials. For example, we successfully synthesized YMnO3-type ScFeO3 and found that it had the highest
magnetic transition temperature (TN ~200 K) among the YMnO3-type multiferroic oxides. In addition,
it shows ferroelectricity at room temperature [2]. We also focused on not only oxide but oxynitride
multiferroic materials and investigated the role of N ions on the magnetism of MnTaO2N. As a result,
we found that low electronegativity of N ions is a key for helical spin of MnTaO2N [6]. Furthermore,
we developed synthesis methods of single-crystalline oxide sheets [1].

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