【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.06.24】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
23MS1044
利用課題名 / Title
マグネシウムフェライ薄膜およびその置換系の強磁性に関する研究2
利用した実施機関 / Support Institute
自然科学研究機構 分子科学研究所 / IMS
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
外部利用/External Use
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）物質・材料合成プロセス/Molecule & Material Synthesis（副 / Sub）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed（副 / Sub）-
キーワード / Keywords
フェライト, 機金属分解法, フェリ磁性転移, MOD法,スピントロニクスデバイス/ Spintronics device,高周波デバイス/ High frequency device,蒸着・成膜/ Vapor deposition/film formation
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
安達 信泰
所属名 / Affiliation
名古屋工業大学先進セラミックス研究センター
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
近藤 達也
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
藤原 基靖,宮島 瑞樹
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
MS-216：電子スピン共鳴（E500）
MS-218：SQUID（MPMS-7）
MS-219：SQUID（MPMS-XL7）
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
我々は、有機金属分解(MOD)法を用いて、反強磁性体ZnFe2O4を部分的に逆スピネル構造にしてフェリ磁性化し、500 nm付近の短波長領域で、大きな磁気光学効果を示すことを報告してきた。しかしながら、合成条件を細かく変えて成膜したもののキュリー点がTc=190 K程度と低温でのみ強磁性を示し、スパッタ法等にあるような室温強磁性を示すまでにはいたっていない。そこで、室温強磁性を示すことで知られるMgFe2O4に関してMOD法による合成を試み、合成条件によるM-H, M-T,FMR測定による磁気特性の違いについて評価し、室温強磁性の知見を得るたこととした。
実験 / Experimental
薄膜は、有機金属溶液(高純度化学)をシリカガラス基板上にスピンコーティングし作製した。溶液滴下後は、100℃で乾燥し、300℃で仮熱処理を行った。必要な膜厚までこの工程を繰り返した後、熱処理結晶化させた。焼成温度は焼成温度を500℃から900℃、焼成時間は2時間として行った。作製した試料に対し、XRD(RIGAKU:Miniflex)による結晶の評価、SEM(JEOL:JES7000F)による微構造観察、分子研設備MS-218,219: SQUID(Quantum Design: MPMS-7, XL-7),MS-216:ESR(E500)による磁化測定を行った。
結果と考察 / Results and Discussion
焼成温度500 ℃から900℃でスピネル構造に由来するXRDスペクトルが観測され、それらの試料はすべて室温で強磁性ヒステレシス曲線を示した。ただし、飽和磁化Msと保磁力Hcは、焼成条件に強く依存し、トレードオフの関係を示した。Fig.1 に示すように焼成温度が低いほど、保磁力が増大し、４Kにおいて2KOe程度に達する一方で、飽和磁化は、焼成温度が高いほど大きくなり40emu/gまで増大した。示すよ飽和磁化の大きさは、Aサイト位置に占めるFe3+の割合が増えることで解釈できるが、保磁力の増減のメカニズムは、ZnFe2O4と異なり、不明である。しかしながら、Fig.2. に示すようにzero-field coolingとfield-coolingの磁化の差が焼成温度に依存して見られ、焼成温度の低い試料ほど、ブロッキング温度が低くなる傾向がある。これは、Aサイト位置のFe3+とBサイト位置のFe3+の間の交換相互作用に変化がみられ、フラストレートしている可能性が考えられる。これらの要因について、今後、詳細に調べていく予定である。また、強磁性共鳴の測定では、Msの大きな試料ほど低磁界側に共鳴が現れ、1.5KOeまで低くなることからも、飽和磁化に依存した内部磁場の増大が観測できた。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
Fig.1 C and ZFC curves of MgFe2O4 depending on annealing temperature.
Fig.2 FMR spectra @ R. T. depending on the annealing temperatures.
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
- (1) 安達信泰・近藤達也、2023年日本磁気学会学術講演会、2023年9月29日
- (2) N. Adachi, T. Kondo; International Conference on Advanced Functional Materials and Devices (AFMD-2024). Chennai-India, Feb.29 (2024)
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件