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Flux growth and magnetic properties of helimagnetic hexagonal ferrite Ba(Fe$$_{1-x}$$Sc$$_{x}$$)$$_{12}$$O$$_{19}$$ single crystals

ヘリマグネティック六方晶フェライトBa(Fe$$_{1-x}$$Sc$$_{x}$$)$$_{12}$$O$$_{19}$$単結晶のフラックス育成と磁気特性

内海 重宣*; 田中 誠也*; 丸山 建一*; 天児 寧*; 鬼柳 亮嗣  ; 中尾 朗子*; 森山 健太郎*; 石川 喜久*; 他9名*

Utsumi, Shigenori*; Tanaka, Seiya*; Maruyama, Kenichi*; Amako, Yasushi*; Kiyanagi, Ryoji; Nakao, Akiko*; Moriyama, Kentaro*; Ishikawa, Yoshihisa*; 9 of others*

六方晶フェライトBa(Fe$$_{1-x}$$Sc$$_{x}$$)$$_{12}$$O$$_{19}$$の磁気構造を解明し、さらなる応用開発を進めるためには、大型の高品質な単結晶を育成することが重要な第一歩である。本研究では、Na$$_{2}$$O-Fe$$_{2}$$O$$_{3}$$フラックスを使用した自発結晶化法によって、さまざまなSc濃度$$x$$のBa(Fe$$_{1-x}$$Sc$$_{x}$$)$$_{12}$$O$$_{19}$$単結晶の育成に成功した。得られた結晶は、高品質の単相Ba(Fe$$_{1-x}$$Sc$$_{x}$$)$$_{12}$$O$$_{19}$$であることがX線回折と元素分析により確認され、$$x$$ = 0.128結晶の77Kの磁化測定では、ヘリマグネティックな挙動を示すことがわかった。$$x$$=0.128結晶の中性子回折測定の結果、211K以下で磁気衛星反射が確認され、Ba(Fe$$_{1-x}$$Sc$$_{x}$$)$$_{12}$$O$$_{19}$$がヘリ磁性物質であることが確認された。

Fabricating large, high-crystalline-quality single-crystal samples of hexagonal ferrite Ba(Fe$$_{1-x}$$Sc$$_{x}$$)$$_{12}$$O$$_{19}$$ is the first important step to elucidating its helimagnetic structure and developing it for further applications. In this study, single crystals of Ba(Fe$$_{1-x}$$Sc$$_{x}$$)$$_{12}$$O$$_{19}$$ of various Sc concentrations $$x$$ were successfully grown by the spontaneous crystallization method using Na$$_{2}$$O-Fe$$_{2}$$O$$_{3}$$ flux. X-ray diffraction and elemental analysis revealed that the obtained crystals were composed of single-phase Ba(Fe$$_{1-x}$$Sc$$_{x}$$)$$_{12}$$O$$_{19}$$ of high crystalline quality. The temperature dependence of magnetization and the magnetization curves at 77 K of the $$x$$ = 0.128 crystal exhibited behavior characteristics of helimagnetism. Neutron diffraction measurements of the $$x$$ = 0.128 crystal exhibited magnetic satellite reflection peaks below 211K, proving evidence that Ba(Fe$$_{1-x}$$Sc$$_{x}$$)$$_{12}$$O$$_{19}$$ behaves as a helimagnetic material.

使用言語

 :

English

掲載資料名

 :

ACS Omega (Internet)

巻

 :

5

号

 :

38

ページ数

 :

p.24890 - 24897

発行年月

 :

2020/09

発表会議名

 :

開催年月

 :

開催都市

 :

開催国

 :

キーワード

 :

中性子回折; 磁気構造

特許データ

 :

PDF

 :


論文URL

 :

https://doi.org/10.1021/acsomega.0c03671

研究データの公開先DOI

 :

使用施設

 :

J-PARC物質・生命科学実験施設  

広報プレスリリース

 :

論文解説記事
(成果普及情報誌)

 :

受委託・共同研究相手機関

 :

東京理科大学; 公立諏訪東京理科大学; 信州大学; 総合科学研究機構

Access

 :

- Accesses

InCites™

 :

パーセンタイル：21.18

分野：Chemistry, Multidisciplinary

Altmetrics

 :

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