2014年5月23日
島川祐一 化学研究所教授、水牧仁一朗 高輝度光科学研究センター（SPring-8）副主幹研究員らの研究グループは、英国エジンバラ大学極限条件科学センター研究グループと共同で、高密度磁気メモリーや高感度センサーなど、将来のスピントロニクス分野でのデバイス応用が可能な新しいA-Bサイト秩序型ペロブスカイト構造酸化物材料を合成することに成功しました。
本研究成果は、2014年5月22日（英国時間）に、英国ネイチャー出版グループのオンライン科学誌「Nature Communications」で公開されました。
研究者からのコメント
左から島川教授、水牧 SPring-8副主幹研究員
スピン偏极した伝导电子を持つハーフメタルとしてこれまでに知られている材料はそれほど多くはありません。今回のハーフメタル新材料の発见は、多彩な机能性を融合する酸化物エレクトロニクスにおける材料のバリエーションを広げ、将来のデバイス开発を含めた研究を大きく発展させる成果です。さらに、今回合成に成功した新物质では、铜や鉄といったありふれた迁移金属元素が主要构成要素である点も、材料开発の元素戦略としては重要です。このような材料で、より高密度な磁気メモリーや高感度なセンサーが実现できれば、省电力?省エネルギーの観点からも、社会の発展に贡献できると考えています。
今回の成功は、化学研究所グループでの物质合成、厂笔谤颈苍驳-8グループでの放射光电子状态解析、英国エジンバラ大学グループの构造评価が机能的に连携したことにより达成されたものです。
ポイント
- 将来のスピントロニクス分野でのデバイス応用が可能な新物质の合成に成功
- 磁性イオンの秩序配列制御により、高い転移温度と大きな磁気モーメントを达成
- 実験と理论计算から、伝导电子のスピン偏极を実証
- 机能性酸化物エレクトロニクスにおける材料バリエーションが拡大。
概要
超高密度磁気メモリーなどエレクトロニクスと磁性の融合した技术としてスピントロニクスが注目を集めていますが、そのようなデバイスに用いる材料は伝导电子が高いスピン偏极率を持つことが必要です。また、デバイスの安定动作には、伝导电子がスピン偏极を示す温度（磁気転移温度）が室温よりも十分に高い新材料の开発が望まれていました。
本研究グループでは、ペロブスカイト构造酸化物の础および叠サイトにおいて、复数の元素が规则配列した新しい础-叠サイト秩序型ペロブスカイト构造酸化物颁补颁耻3贵别2搁别2翱12を合成することに成功し、この物质が室温よりはるかに高い磁気転移温度と大きな磁化を持つフェリ磁性金属であることを见い出しました。さらに、电子状态の理论计算と多结晶粒界トンネル磁気抵抗効果の测定から、この材料が电気伝导特性を担う电子のスピンが偏极したハーフメタルであることも実証しました。
本研究の成果は、材料构成元素の秩序配列を设计?合成する固体化学的物质开発に基づくものです。新物质の発见により、多彩な机能を融合する酸化物エレクトロニクスにおける材料バリエーションが広がり、この分野での研究开発を大きく発展させる成果です。
础-叠サイト秩序型ペロブスカイト构造酸化物颁补颁耻3贵别2搁别2翱12の磁気构造と磁気転移温度
今回合成に成功した新物质では、础サイトにある颁耻2+のスピンと叠サイトの贵别3+のスピンが同じ方向を向いて强磁性的に揃い、これらが叠サイトに导入した搁别5+スピンと反対に向いたフェリ磁性となることで大きな磁気モーメントが発现する。このようなフェリ磁性となる転移温度は560碍と室温よりもはるかに高いことも重要である
详しい研究内容について
高い磁気転移温度を持つハーフメタル新材料の合成に成功 －超高密度磁気メモリーなどスピントロニクスデバイスへ応用可能な新材料－
书誌情报
[DOI]
Wei-tin Chen, Masaichiro Mizumaki, Hayato Seki, Mark S. Senn, Takashi Saito, Daisuke Kan, J. Paul Attfield & Yuichi Shimakawa
"A half-metallic A- and B-site-ordered quadruple perovskite oxide CaCu3Fe2Re2O12 with large magnetization and a high transition temperature"
Nature Communications 5, Article number: 3909 Published 22 May 2014
掲载情报
- 京都新聞（6月28日 9面）、日刊工業新聞（5月23日 19面）および科学新聞（6月13日 6面）に掲載されました。
