JPH11284249A - 二重整列ペロブスカイト構造磁気抵抗素子 - Google Patents
二重整列ペロブスカイト構造磁気抵抗素子Info
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Abstract
およびスピン分極特性を向上させて成る、スピン分極走
査型トンネル顕微鏡に使用される探針、および室温で動
作可能な磁気センシング素子として有用な二重整列ペロ
ブスカイト構造磁気抵抗素子を提供する。 【解決手段】 本発明の磁気抵抗素子は、一般式A2B
B’O6で表されるペロブスカイト型結晶構造をとり、
ペロブスカイト型結晶構造中のAサイトを占めるA原子
がSr、同じくBサイトを占めるB原子およびB’原子
がFeおよびMoであり、なおかつFeおよびMo原子
がペロブスカイト型結晶構造中のBサイトを交互に占有
した二重整列ペロブスカイト型結晶構造をとり、300
K(室温)乃至4.2Kの全温度域において負の巨大磁
気抵抗特性を示す酸化物結晶体から構成される。
Description
カイト構造磁気抵抗素子に関するものである。さらに詳
細に説明すると、本発明は金属的な電気抵抗−温度特
性、磁気伝導特性およびスピン分極特性を向上させて成
り、スピン分極走査型トンネル顕微鏡に使用される探
針、および室温で動作可能な磁気センシング素子等とし
て利用すると効果的な二重整列ペロブスカイト構造磁気
抵抗素子に関するものである。
されて以来、ペロブスカイト型結晶構造をもつ遷移金属
酸化物の物性が再び注目されるようになり、その1つと
して、負の巨大磁気抵抗現象を示すマンガン酸化物結晶
体に対する研究が精力的に展開されてきた。
抵抗現象は、特に結晶粒界を持たない単結晶において著
しい現象が観測されている。
れる二重整列ペロブスカイト型構造をもつ酸化物の存在
は従来から知られており、結晶構造、磁性等については
既に研究され、キュリー温度が400K付近と、室温よ
り十分に高いことが報告されている。しかしながら,こ
の物質が負の巨大磁気抵抗効果を示すことは知られてい
なかった。
酸化物単結晶体では、室温から4Kの間の温度範囲であ
っても、その範囲の一部分である磁気転移温度近傍で負
の磁気抵抗効果を示すことが報告されているが、その全
温度域において磁気抵抗効果を示し、かつ容易に作製可
能な酸化物セラミックスの報告がほとんど存在しない。
温度域において磁気抵抗効果を示すとともに、極低温に
おいて伝導電子のスピン分極率が100%となる磁気抵
抗素子を、単結晶に比較して作成が容易な多結晶体にお
いて得ることを目的としてなされたものである。
カイト型酸化物系結晶体について種々研究を重ね、化学
式Sr2FeMoO6で表わされる二重整列ペロブスカイ
ト型構造をもつ酸化物結晶体が室温近傍以下400Kま
での全温度域において負の巨大磁気抵抗効果を示すとい
う、酸化物セラミックスでは希な現象を新たに見い出し
て本発明を完成するに至った。
気抵抗−温度特性について理論的研究を進めた結果、極
低温においてスピン偏極率が100%となる電子構造を
有することが判明した。
MoO6で表わされる二重整列ペロブスカイト型構造を
もつ酸化物の作製方法について研究を進めた結果、所定
の組成となるように秤量・配合された原料酸化物を、9
00℃前後で仮焼した後、還元性雰囲気中1100℃乃
至1300℃において、1乃至20時間程度焼結させる
ことにより負の巨大磁気抵抗効果が得られることを見い
だした。
温度を有するSr2FeMoO6で表わされる酸化物を、
還元性雰囲気中1100℃乃至1300℃において焼結
させることによって、Sr2FeMoO6中のFe原子と
Mo原子が、ペロブスカイト結晶構造におけるBサイト
を交互に整列して占有し、室温近傍以下4Kまでの全温
度域において負の磁気抵抗特性を示し、極低温において
スピン分極率が100%となる電子構造を有する酸化物
セラミックスが得られるものである。
Fe2O3、MoO3を、金属原子の割合がSr2FeMo
O6 と等しくなる様に秤量し、瑪瑙乳鉢を用いて混合し
た後、10mmφ、厚さ1mm程度の円盤形状に、約
0.3乃至1.0ton/cm2 程度の圧力で成形し
た。なお原料は上記に限定されることはなく、SrO、
MoO2 およびMoO3 とMo金属微粉末との混合物等
を使用しても同様の結果が得られた。
間程度焼結させた後、室温まで冷却した。その後、細か
く粉砕し、再度10mmφ、厚さ1mm程度の円盤形状
に、約0.3乃至1.0ton/cm2 程度の圧力で成
形した。なおこの900℃での焼結は円盤に成形せず、
混合粉末のまま行っても同様の結果が得られた。
において7%のH2 ガスを含むアルゴンガス気流中で2
時間焼結させた後、室温まで冷却して取り出し、1mm
×1mm×5mm程度の角柱状の電気抵抗測定用試料を
切り出した。焼成時の雰囲気は、7%のH2 ガスに限定
されず、0.5乃至7%のH2 ガスを含むあるゴンゴン
ガス気流中でも同様の結果が得られる。
て、直流四端子法によって電気抵抗率の温度依存性を評
価すると、図2に示す金属的な結果が得られた。
00Kの温度において5T(テスラ)までの磁界を印可
して磁気抵抗効果を測定したところ、図1に示す負の磁
気抵抗効果が得られた。これを以下の式(1)によって
磁気抵抗率を求めると、32%(4.2K)および3.
5%(300K)であった。この計算において、R
(H)としては7Tにおける抵抗値を使用した。またS
r2FeMoO6は保持力が小さいので抵抗の極大値は0
Tにおける抵抗値(R(0))を使用した。
て粉末X線回折による分析を行ったところ、この結晶は
a=5.57Å、c=7.88Åをもつ正方晶系結晶で
あることがわかった。また同時に図3に示す様に、2Θ
=19.66゜に(101)として指数付けされるX線
回折ピークを示していることから、Fe原子とMo原子
が、図4に示す様にペロブスカイト結晶構造におけるB
サイトを交互に整列して占有し、二重整列ペロブスカイ
ト構造をとっていることが判明した。この(101)と
して指数付けされるX線回折ピークの、(200)およ
び(112)として指数付けされる最強X線回折ピーク
に対する相対強度はFe原子とMo原子のBサイト内に
おける整列の度合いを示している。
解析によって求められる(200)および(112)ピ
ークに対する(101)ピークの相対強度比は100:
4.8(4.8%)である。この相対強度比と磁気抵抗
効果の大きさとの間には相関が認められ、相対強度比が
100:2.1の場合(整列度42%)、4.2Kにお
いて前記式〔1〕によって求めた磁気抵抗効果(MR)
は44%であった。同じく相対強度比が100:1.3
の場合(整列度27%)、4.2Kにおいて前記式
〔1〕によって求めた磁気抵抗効果(MR)は19%で
あった。同じく相対強度比が100:0.9の場合(整
列度19%)、4.2Kにおいて前記式〔1〕によって
求めた磁気抵抗効果(MR)は10%であった。
上の磁気抵抗効果(MR)を保有する素子を得るために
は、Mo原子およびFe原子の整列の度合いが20%以
上あることが必要であることが判明した。
2次成形体を、1300℃において7%のH2 ガスを含
むアルゴンガス気流中で20時間以上、例えば25時間
焼結させた場合、得られた焼結体は磁気抵抗効果を示さ
なかった。また1時間以下の焼成時間では十分な焼結体
強度を保有するに至らなかった。
の組成となるように配合された組成物を、900℃前後
で仮焼した後、1100℃乃至1300℃において1乃
至20時間還元性雰囲気中で焼成することにより、Fe
およびMo原子がBサイトを交互に占有した二重整列ペ
ロブスカイト型結晶構造をとる多結晶 Sr2FeMoO
6 が容易に得られ、室温から4Kの間の全温度域におい
て巨大な負の磁気抵抗特性を示すことが確認された。
2BB’O6で表されるペロブスカイト型結晶構造をと
り、ペロブスカイト型結晶構造中のAサイトを占めるA
原子がSr、同じくBサイトを占めるB原子およびB’
原子がFeおよびMoであり、なおかつFeおよびMo
原子がペロブスカイト型結晶構造中のBサイトを交互に
占有した二重整列ペロブスカイト型結晶構造をとり、負
の磁気抵抗特性を示す酸化物結晶体である磁気抵抗素子
を提案するものであって、室温以上に磁気転移温度が存
在し、極低温において伝導電子のスピン分極率が100
%となる電子構造を有し、室温から極低温までの全温度
域において磁気抵抗効果を示し、さらには従来のマンガ
ン酸化物単結晶に比較して作製が容易な多結晶体であっ
て、室温において動作する磁気センシング素子、および
スピン分極走査型トンネル顕微鏡に使用される探針等と
して著しく有効に、実用的に適用することができる。
抗素子(Sr2FeMoO6)の4.2Kにおける磁気抵
抗効果を示すグラフ、図1(b)は同300Kにおける
磁気抵抗効果を示すグラフである。
2FeMoO6)の4.2〜300Kにおける電気抵抗の
温度依存性を示すグラフである。
2FeMoO6)の室温で測定した粉末X線回折パターン
を示すチャートである。
ト型結晶構造)中の原子配置を示す斜視図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 一般式A2BB’O6で表されるペロブス
カイト型結晶構造をとり、ペロブスカイト型結晶構造中
のAサイトを占めるA原子がSr、同じくBサイトを占
めるB原子およびB’原子がFeおよびMoであり、な
おかつFeおよびMo原子がペロブスカイト型結晶構造
中のBサイトを交互に占有した二重整列ペロブスカイト
型結晶構造であって、負の磁気抵抗特性を示す酸化物結
晶体であることを特徴とする二重整列ペロブスカイト構
造磁気抵抗素子。 - 【請求項2】 Bサイト内におけるMo原子およびFe
原子の整列の度合いが20%以上であることを特徴とす
る請求項1記載の二重整列ペロブスカイト構造磁気抵抗
素子。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10081284A JP2981661B2 (ja) | 1998-03-27 | 1998-03-27 | 二重整列ペロブスカイト構造磁気抵抗素子 |
US09/277,223 US6137395A (en) | 1998-03-27 | 1999-03-26 | Magnetoresistor with ordered double perovskite structure and method for the production thereof |
EP99302347A EP0949694B1 (en) | 1998-03-27 | 1999-03-26 | Use of magnetoresistor with ordered double perovskite structure and method for production thereof |
DE69937921T DE69937921T2 (de) | 1998-03-27 | 1999-03-26 | Anwendung von einem Magnetowiderstand mit geordneter Doppelperovskitestruktur und deren Herstellungsverfahren |
AT99302347T ATE383663T1 (de) | 1998-03-27 | 1999-03-26 | Anwendung von einem magnetowiderstand mit geordneter doppelperovskitestruktur und deren herstellungsverfahren |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10081284A JP2981661B2 (ja) | 1998-03-27 | 1998-03-27 | 二重整列ペロブスカイト構造磁気抵抗素子 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH11284249A true JPH11284249A (ja) | 1999-10-15 |
JP2981661B2 JP2981661B2 (ja) | 1999-11-22 |
Family
ID=13742085
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10081284A Expired - Lifetime JP2981661B2 (ja) | 1998-03-27 | 1998-03-27 | 二重整列ペロブスカイト構造磁気抵抗素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2981661B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001332422A (ja) * | 2000-05-23 | 2001-11-30 | Japan Science & Technology Corp | 無粒界型磁気抵抗効果素材及びその製造方法 |
JP2009215145A (ja) * | 2008-03-13 | 2009-09-24 | Murata Mfg Co Ltd | 強磁性セラミック組成物、ならびにそれを用いて構成される磁気抵抗素子および磁気センサ |
US8710835B2 (en) | 2009-03-19 | 2014-04-29 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Magnetic impedance element and magnetic sensor using the same |
-
1998
- 1998-03-27 JP JP10081284A patent/JP2981661B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001332422A (ja) * | 2000-05-23 | 2001-11-30 | Japan Science & Technology Corp | 無粒界型磁気抵抗効果素材及びその製造方法 |
JP4536210B2 (ja) * | 2000-05-23 | 2010-09-01 | 独立行政法人科学技術振興機構 | 無粒界型磁気抵抗効果素材の製造方法 |
JP2009215145A (ja) * | 2008-03-13 | 2009-09-24 | Murata Mfg Co Ltd | 強磁性セラミック組成物、ならびにそれを用いて構成される磁気抵抗素子および磁気センサ |
US8710835B2 (en) | 2009-03-19 | 2014-04-29 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Magnetic impedance element and magnetic sensor using the same |
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JP2981661B2 (ja) | 1999-11-22 |
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