東工大ら,室温で強磁性・強誘電性が共存した物質を実現

東京工業大学と名古屋工業大学の研究グループは,セラミックス結晶中に磁石の性質(強磁性)と電気を蓄える性質(強誘電性)が室温において共存することを確認した(ニュースリリース)。

これまでに菱面体晶ペロブスカイトの鉄酸ビスマスには反強磁性(厳密には反強磁性秩序に加えて,サイクロイド変調が重畳している)と強誘電性が存在することが知られていた。

今回,研究グループは,鉄を一部コバルトで置換したコバルト酸鉄酸ビスマスを,強誘電性の評価が可能な薄膜形態で安定化させることに成功した。誘電特性評価の結果,薄膜試料が室温で強誘電体であることを確認した。

さらに,薄膜の成長する方向を工夫することにより,温度に応じて磁石の性質が変化し,室温で弱強磁性が現れることを明らかにした。

この磁性がスピン配列の変化による本質的な強磁性であることはメスバウアー分光分析による磁気構造解析により裏付けられた。また,この強磁性相は,温度およびコバルト置換量の増加とともに安定化されることも 明らかとなった。

今回の成果は新しい磁気メモリー実現のための鍵といわれてきた,室温における強磁性と強誘電生の共存を,コバルト酸鉄酸ビスマス薄膜について実験的に証明したもの。

また,強誘電電気分極と自発磁化の間には互いに直交するという関係があるため,電気分極の反転によって磁気情報を書き込む新しい磁気メモリー材料や,電荷と磁化の両方を情報として用いる大容量多値メモリーとしての応用への道筋も拓けるという。

これにより、鉄酸ビスマスをベースとしたマルチフェロイック物質の開発に拍車がかかるものと期待されるとしている。

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