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論文

Magneto-electric effect in charge-ordered LuFe $_{2}$ O $_{4}$

神戸高志*; 小松拓磨*; 道内尊正*; 早川弘毅*; 大石大輔*; 花咲徳亮*; 吉井賢資; 池田直*

Journal of Physics; Conference Series, 200, p.012077_1 - 012077_4, 2010/02

https://doi.org/10.1088/1742-6596/200/1/012077

被引用回数：4 パーセンタイル：80.4(Materials Science, Multidisciplinary)

電荷秩序を起源として強誘電体となる鉄酸化物LuFe $_{2}$ O $_{4}$ について、外部磁場下において誘電率測定を行い、電気磁気効果を観測した。330K以下の三次元鉄電荷秩序を持つ強誘電相において、本系の誘電応答は外部磁場に強く依存して変化することがわかった。外部磁場依存性は、磁気転移温度(240K)近傍において増強されることも見いだした。これは誘電性と磁性の相関が存在することを強く示唆する。また、本測定から観測された、磁気転移温度以上の電気磁気効果と、試料の酸素量などについての関係も報告し、観測された電気磁気効果の起源などについて議論する。

論文

Magnetic and dielectric properties of YbFe $_{2-x}$ Mn $_{x}$ O $_{4}$ (0x1)

吉井賢資; 池田直*; 道内尊正*; 横田祐輔*; 岡島由佳; 米田安宏; 松尾祥史*; 堀部陽一*; 森茂生*

Journal of Solid State Chemistry, 182(7), p.1611 - 1618, 2009/06

https://doi.org/10.1016/j.jssc.2009.04.008

被引用回数：15 パーセンタイル：51.45(Chemistry, Inorganic & Nuclear)

YbFe $_{2-x}$ Mn $_{x}$ O $_{4}$ の磁性と誘電性を調べた(0x1)。この系は、筆者らが発見した新しいマルチフェロイック物質RFe $_{2}$ O $_{4}$ (R=Y, Ho-Lu)のFeサイト置換系である。粉末X線回折測定を行ったところ、xが0から1の間で混晶となっていることを観測した。放射光吸収分光からは、Mnの価数は2+であることがわかった。この結果から、xとともに低温磁化が小さくなるという、磁化測定の結果を定性的に説明した。また、磁気転移温度及び誘電率は、xを増加するとともに減少した。この結果を、Feサイトの電子移動の減少によって説明した。すなわち、筆者らのこれまでの関連系の実験結果から、RFe $_{2}$ O $_{4}$ と同構造系の磁性と誘電性は電子移動によって支配されており、イオン変位が重要である通常の誘電体とは異なることを提言した。また、RFe $_{2}$ O $_{4}$ でのMn置換に関する応用可能性についても簡単に言及した。

論文

Local structure modulation in the electronic ferroelectric oxide LuFe $_{2}$ O $_{4}$

早川弘毅*; 森本昌規*; 池田直*; 米田安宏; 小原真司*; 吉井賢資; 松尾祥史*; 道内尊正*; 森茂生*

Transactions of the Materials Research Society of Japan, 34(1), p.51 - 54, 2009/05

https://doi.org/10.14723/tmrsj.34.51

最近われわれは、LuFe $_{2}$ O $_{4}$ が、鉄3d電子の局在化により強誘電性を示す新規なタイプの強誘電体であると報告したが、この物質の詳細な性質はいまだわかっていないことが多い。このことを鑑み、本研究では、LuFe $_{2}$ O $_{4}$ に対し高エネルギー放射光X線を用いた局所構造解析を行った。Pair-distribution functionに対するフィッティングの結果、強誘電相における局所構造は、これまで報告されている結晶構造とは異なり、ルテチウム原子が変位した構造を持っていることがわかった。このことは、この物質の結晶構造を再検討する必要性を示す。また、局所構造解析の結果を誘電率測定・磁化測定や電子線回折などから得られた結果とあわせて議論し、LuFe $_{2}$ O $_{4}$ の性質を明らかにすることを試みる。

論文

Stoichiometric study of the dielectric and magnetic properties in charge frustrated system LuFe $_{2}$ O $_{4}$

道内尊正*; 横田祐輔*; 小松拓磨*; 早川弘毅*; 黒田朋子*; 真栄田大介*; 松尾祥史*; 森茂生*; 吉井賢資; 花咲徳亮*; et al.

Ferroelectrics, 378(1), p.175 - 180, 2009/00

https://doi.org/10.1080/00150190902859187

被引用回数：18 パーセンタイル：59.66(Materials Science, Multidisciplinary)

鉄イオンの電荷秩序により強誘電体となる標記物質LuFe $_{2}$ O $_{4}$ につき、合成条件を変えることにより酸素量を変えた試料に対する磁性と誘電性について報告する。試料作成はCO-CO $_{2}$ 混合ガスフロー中で行い、CO $_{2}$ とCOの比を変えることで酸素量を変えた。CO $_{2}$ :COのフロー比が1:5付近において、磁気転移温度が最高の240250K近傍となったことから、この試料が最良のものと判断される。本試料の誘電率は、室温で10000近傍であった。誘電率の虚数部分から求めた活性化エネルギー0.40.5eV程度であり、これまでLuFe $_{2}$ O $_{4}$ において報告されていた0.3eVよりも大きい傾向が見られた。今後さらに測定を行い、物性の詳細のわかっていないLuFe $_{2}$ O $_{4}$ の性質とその起源を明らかにする予定である。

論文

Magnetic and dielectric properties of HoFe $_{2}$ O $_{4}$ and R $_{1-x}$ R' $_{x}$ Fe $_{2}$ O $_{4}$ (R, R': rare earths)

吉井賢資; 米田安宏; 真栄田大介*; 横田祐輔*; 道内尊正*; 小松拓磨*; 池田直*; 松尾祥史*; 森茂生*

Japanese Journal of Applied Physics, 47(9), p.7599 - 7602, 2008/09

https://doi.org/10.1143/JJAP.47.7599

被引用回数：8 パーセンタイル：33.28(Physics, Applied)

新規強誘電体RFe $_{2}$ O $_{4}$ (R=Y,Ho-Lu)の性質を明らかにするため、標記酸化物の物性を調べた。RFe $_{2}$ O $_{4}$ のうち、物性の報告例のないHoFe $_{2}$ O $_{4}$ を合成し、磁性と誘電性を調べた。誘電率は室温で1000程度であり、ほかのRFe $_{2}$ O $_{4}$ と類似であるが、誘電応答における系の乱れと磁気転移温度は明瞭な違いが見られた。この違いは、酸素量の違いに由来すると推測される。また、希土類サイトの置換を行い、物性を調べた。最もイオン半径の異なるYとLuの間で混晶が作成でき、その物性が非混晶系と類似であることから、R=Y,Ho-Luの間で混晶が作成でき、物性も非混晶系と本質的に同じと推測された。さらに、LuFe $_{2}$ O $_{4}$ のLuの一部を、希土類の中で最も小さいScに置換した。X線回折からは、20%ほどのSc置換が上限であることがわかった。誘電性はLuFe $_{2}$ O $_{4}$ と類似であったが、磁気転移温度はSc置換により、250Kから200Kへと大幅に下がった。このことは、希土類サイトの置換により、物性コントロールが可能なことを示唆する。

口頭

LuFe $_{2}$ O $_{4}$ 単結晶におけるFe 3p-1s X線共鳴発光分光

安居院あかね; 水牧仁一朗*; 河村直己*; 黒田朋子*; 早川弘毅*; 真栄田大介*; 道内尊正*; 池田直*

no journal, ,

これまでLuFe $_{2}$ O $_{4}$ のFe K吸収端励起のKb1,3発光線を測定し3d-3p電子間の交換相互作用によりスペクトルに反映される3d電子の状態について入射方向依存性を観測した。これまでに報告しているFe La,b軟X線発光分光の結果と合わせて報告する。

口頭

電子誘電体LuFe $_{2}$ O $_{4}$ の磁場中誘電特性

小松拓磨*; 神戸高志*; 道内尊正*; 早川弘毅*; 大石大輔*; 花咲徳亮*; 池田直*; 吉井賢資

no journal, ,

LuFe $_{2}$ O $_{4}$ は、鉄電荷が実空間において秩序化することによって強誘電性を発現する、新しいカテゴリーの強誘電体である。本発表では、この物質における磁場下の誘電特性を測定した。電荷秩序転移及び磁気転移近傍において、磁場の大きさに依存する誘電率の変化を見いだしたので報告する。この結果は、この物質における誘電性が磁場などの外部パラメータでコントロールできることを示しており、基礎応用両面から興味深い。

口頭

Dielectric properties on charge ordered ferroelectrics LuFe $_{2}$ O $_{4}$

池田直*; 神戸高志*; 小松拓磨*; 道内尊正*; 早川弘毅*; 花咲徳亮*; 吉井賢資; 松尾祥史*; 森茂生*

no journal, ,

われわれが放射光などを用いて最近発見した、新しいタイプの標記強誘電体について解説する。通常の強誘電体では、正と負のイオン位置の重心がずれることにより電気双極子を生み出し、それが強誘電性の起源となることはよく知られている。一方、標記物質では、三角格子上の2+と3+の鉄イオンが特殊な配列構造をすることで電気双極子を発生し、それが強誘電性の起源となることがわかった。本発表では、この系の交流誘電率・分極測定・磁化測定などの結果について紹介し、新規強誘電体の興味深い性質について、基礎・応用両面から解説する。