Research Abstract
室温で巨大な誘電率と磁気-誘電応答を示す絶縁性ナノグラニュラー膜
Giant dielectric and magnetoelectric responses in insulating nanogranular films at room temperature
2014年7月22日 Nature Communications 5 : 4417 doi: 10.1038/ncomms5417
物質の電気的特性や磁気的特性は、材料科学やエレクトロニクス分野への応用のために非常に重要である。室温での巨大な誘電率や磁気-誘電応答は、電磁気デバイスへの応用に大きな利点がある。本論文で我々は、室温で誘電率ε'＝490と磁気-誘電応答δε'/ε'0＝3％という、巨大な誘電率と磁気-誘電応答を示すFeCo-MgFナノグラニュラー膜の研究について報告する。これらの膜は、MgF系絶縁体マトリックスにナノメートルサイズのFe-Co合金の磁性粒子が分散した構造を有する。この絶縁性ナノグラニュラー膜は、新しい多機能性材料である。その巨大応答は、量子力学的トンネル効果による磁性粒子間のスピン依存電荷振動に起因する。巨大応答を示す絶縁性ナノグラニュラー材料は、キャパシタンスやインダクタンスなどのインピーダンス成分を室温で調整できるチューナブルデバイスの実現に適用できる可能性がある。
小林 伸聖1, 増本 博2, 高橋 三郎3 & 前川 禎通4
- 公益財団法人 電磁材料研究所
- 東北大学 学際科学フロンティア研究所
- 東北大学 金属材料研究所
- 日本原子力研究開発機構 先端基礎研究センター
The electric and magnetic properties of matter are of great interest for materials science and their use in electronic applications. Large dielectric and magnetoelectric responses of materials at room temperature are a great advantage for electromagnetic device applications. Here we present a study of FeCo-MgF nanogranular films exhibiting giant dielectric and magnetoelectric responses at room temperature; with dielectric constant ε′=490 and magnetoelectric response Δε′/ε′0=3%. In these films, Fe-Co alloy-based nanometer-sized magnetic granules are dispersed in a Mg-fluoride-based insulator matrix. Insulating nanogranular films are a new class of multifunctional materials. The giant responses are caused by spin-dependent charge oscillation between magnetic granules via quantum-mechanical tunnelling. A possible application of such insulating nanogranular materials with giant response is in the construction of a tunable device, in which impedance components such as capacitance and inductance are tunable at room temperature.
