JP2685721B2 - 無粒界型マンガン酸化物系結晶体及びスイッチング型磁気抵抗素子 - Google Patents
無粒界型マンガン酸化物系結晶体及びスイッチング型磁気抵抗素子Info
- Publication number
- JP2685721B2 JP2685721B2 JP6271566A JP27156694A JP2685721B2 JP 2685721 B2 JP2685721 B2 JP 2685721B2 JP 6271566 A JP6271566 A JP 6271566A JP 27156694 A JP27156694 A JP 27156694A JP 2685721 B2 JP2685721 B2 JP 2685721B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- manganese oxide
- magnetic field
- crystal
- based crystal
- grain
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 239000013078 crystal Substances 0.000 title claims description 40
- AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L hydroxy(oxo)manganese;manganese Chemical compound [Mn].O[Mn]=O.O[Mn]=O AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L 0.000 title claims description 36
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 20
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 19
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims description 10
- 238000007667 floating Methods 0.000 claims description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 3
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims 1
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 description 43
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 16
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 15
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 10
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 description 9
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 4
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 4
- 230000005328 spin glass Effects 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002547 anomalous effect Effects 0.000 description 2
- 230000005290 antiferromagnetic effect Effects 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 2
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 2
- 238000001956 neutron scattering Methods 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 238000001028 reflection method Methods 0.000 description 2
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M Bicarbonate Chemical compound OC([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N Copper oxide Chemical class [Cu]=O QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011222 crystalline ceramic Substances 0.000 description 1
- 229910002106 crystalline ceramic Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 239000003302 ferromagnetic material Substances 0.000 description 1
- 230000005307 ferromagnetism Effects 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 1
- 230000001969 hypertrophic effect Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000003446 memory effect Effects 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 230000005298 paramagnetic effect Effects 0.000 description 1
- 239000002907 paramagnetic material Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 229910000314 transition metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/50—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on rare-earth compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B13/00—Single-crystal growth by zone-melting; Refining by zone-melting
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
- C30B29/16—Oxides
- C30B29/22—Complex oxides
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N50/00—Galvanomagnetic devices
- H10N50/80—Constructional details
- H10N50/85—Materials of the active region
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Hall/Mr Elements (AREA)
- Switches That Are Operated By Magnetic Or Electric Fields (AREA)
- Soft Magnetic Materials (AREA)
- Hard Magnetic Materials (AREA)
- Mram Or Spin Memory Techniques (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ペロブスカイト型構造
をもつ、新規な無粒界型マンガン酸化物系結晶体、その
製造方法及びそれを用いたスイッチング型巨大磁気抵抗
素子に関するものである。
をもつ、新規な無粒界型マンガン酸化物系結晶体、その
製造方法及びそれを用いたスイッチング型巨大磁気抵抗
素子に関するものである。
【0002】
【従来の技術】最近、銅酸化物における高温超伝導の発
見以来、遷移金属酸化物のスピンチャージ性が再び注目
されるようになり、その1つとして、巨大磁気抵抗現象
を示すペロブスカイト型構造のマンガン酸化物材料に対
する研究が行われるようになった。
見以来、遷移金属酸化物のスピンチャージ性が再び注目
されるようになり、その1つとして、巨大磁気抵抗現象
を示すペロブスカイト型構造のマンガン酸化物材料に対
する研究が行われるようになった。
【0003】これまで、負の巨大磁気抵抗を示すペロブ
スカイト型構造のマンガン酸化物系材料としては、La
AlO3基板上にエピタキシャル成長させたLa0.67C
a0.3 3MnOxの薄膜が知られているが[「サイエンス
(Science)」,第264巻,1994年4月1
5日発行,第413〜415ページ]、まだ、単結晶体
のものは知られていない。
スカイト型構造のマンガン酸化物系材料としては、La
AlO3基板上にエピタキシャル成長させたLa0.67C
a0.3 3MnOxの薄膜が知られているが[「サイエンス
(Science)」,第264巻,1994年4月1
5日発行,第413〜415ページ]、まだ、単結晶体
のものは知られていない。
【0004】他方、ペロブスカイト型構造のマンガン酸
化物を主体とする結晶状セラミックスは知られている
が、これらはいずれも多数の粒界によって区画された多
数の結晶の集合体であり、単結晶体のものはこれまで得
られていない。
化物を主体とする結晶状セラミックスは知られている
が、これらはいずれも多数の粒界によって区画された多
数の結晶の集合体であり、単結晶体のものはこれまで得
られていない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、スイッチン
グ機能を有するペロブスカイト型構造をもつ、新規なマ
ンガン酸化物系材料を提供することを目的としてなされ
たものである。
グ機能を有するペロブスカイト型構造をもつ、新規なマ
ンガン酸化物系材料を提供することを目的としてなされ
たものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、ペロブス
カイト型構造のマンガン酸化物系の新しい材料を開発す
るために、種々研究を重ねた結果、マンガンとプラセオ
ジムとカルシウム又はストロンチウムを所定の原子比で
含む酸化物から、フローティングゾーン法を用いて単結
晶すなわち無粒界型結晶体を形成しうること、この結晶
体は通常の多結晶体すなわち粒界型結晶体と異なり、1
00゜K以下の温度において10〜100kOeの外部
磁場を印加するとスピングラス様絶縁体から強磁性金属
への相転移を示すことを見出し、この知見に基づいて本
発明をなすに至った。
カイト型構造のマンガン酸化物系の新しい材料を開発す
るために、種々研究を重ねた結果、マンガンとプラセオ
ジムとカルシウム又はストロンチウムを所定の原子比で
含む酸化物から、フローティングゾーン法を用いて単結
晶すなわち無粒界型結晶体を形成しうること、この結晶
体は通常の多結晶体すなわち粒界型結晶体と異なり、1
00゜K以下の温度において10〜100kOeの外部
磁場を印加するとスピングラス様絶縁体から強磁性金属
への相転移を示すことを見出し、この知見に基づいて本
発明をなすに至った。
【0007】すなわち、本発明は、一般式 Pr1-xMxMnO3 (I) (式中のMはCa又はSr、xは0.3〜0.5の数で
ある)で表わされる組成をもつ無粒界型マンガン酸化物
系結晶体及びPr、Mn及びCa又はSrを酸化物又は
加熱により酸化物に変換しうる化合物の形で、Mnに対
する原子比がPr 0.5〜0.7、Ca又はSrが
0.5〜0.3でかつPrとCa又はSrの原子比の和
が1になる割合で混合して、大気中で焼結し、次いでこ
の焼結体をフローティングゾーン法により結晶成長させ
ることにより、前記一般式の無粒界型マンガン酸化物系
結晶体を製造する方法を提供するものである。
ある)で表わされる組成をもつ無粒界型マンガン酸化物
系結晶体及びPr、Mn及びCa又はSrを酸化物又は
加熱により酸化物に変換しうる化合物の形で、Mnに対
する原子比がPr 0.5〜0.7、Ca又はSrが
0.5〜0.3でかつPrとCa又はSrの原子比の和
が1になる割合で混合して、大気中で焼結し、次いでこ
の焼結体をフローティングゾーン法により結晶成長させ
ることにより、前記一般式の無粒界型マンガン酸化物系
結晶体を製造する方法を提供するものである。
【0008】本発明においては、前記一般式(I)のM
がCa又はSrであり、xが0.3〜0.5であるこ
と、好ましくはMがCaでxが0.3〜0.4、MがS
rでxが0.4〜0.5であることが必要であり、これ
以外の組成のものは、無粒界型結晶体を形成することが
できない。
がCa又はSrであり、xが0.3〜0.5であるこ
と、好ましくはMがCaでxが0.3〜0.4、MがS
rでxが0.4〜0.5であることが必要であり、これ
以外の組成のものは、無粒界型結晶体を形成することが
できない。
【0009】前記一般式(I)の組成をもつ無粒界型結
晶体は例えば次のようにして製造することができる。先
ず通常のセラミックスの製造方法に従い、Pr、Mn、
Ca又はSrの酸化物あるいはそれらの炭酸塩、重炭酸
塩のような加熱により容易に酸化物に変換しうる化合物
の粉末を、Mnに対するPrの原子比が0.5〜0.
7、Ca又はSrの原子比が0.5〜0.3で、かつP
rとCa又はSrの原子比の和が1になる割合で混合
し、少量のバインダーを加えて成形し、1100〜13
00℃の範囲の温度で焼成することにより、一般式
(I)の組成をもつマンガン酸化物系セラミックスを製
造する。次に、このセラミックスを粉砕し、プレス成形
により、柱状に成形したのち、フローティングゾーン法
により酸素雰囲気中、3〜5mm/hの移動速度で結晶
成長させ、単結晶体を形成させる。この結晶成長には、
フローティングゾーン法の代りにエピタキシャル成長方
法を用いてもよい。
晶体は例えば次のようにして製造することができる。先
ず通常のセラミックスの製造方法に従い、Pr、Mn、
Ca又はSrの酸化物あるいはそれらの炭酸塩、重炭酸
塩のような加熱により容易に酸化物に変換しうる化合物
の粉末を、Mnに対するPrの原子比が0.5〜0.
7、Ca又はSrの原子比が0.5〜0.3で、かつP
rとCa又はSrの原子比の和が1になる割合で混合
し、少量のバインダーを加えて成形し、1100〜13
00℃の範囲の温度で焼成することにより、一般式
(I)の組成をもつマンガン酸化物系セラミックスを製
造する。次に、このセラミックスを粉砕し、プレス成形
により、柱状に成形したのち、フローティングゾーン法
により酸素雰囲気中、3〜5mm/hの移動速度で結晶
成長させ、単結晶体を形成させる。この結晶成長には、
フローティングゾーン法の代りにエピタキシャル成長方
法を用いてもよい。
【0010】このようにして、スピングラス状態又は反
強磁性状態から強磁性状態への磁場誘起相転移により、
絶縁体‐金属転移を行う新規材料が得られる。このもの
が、無粒界型結晶であることは、X線バックリフレクシ
ョン法及び中性子散乱法によって確認された。
強磁性状態から強磁性状態への磁場誘起相転移により、
絶縁体‐金属転移を行う新規材料が得られる。このもの
が、無粒界型結晶であることは、X線バックリフレクシ
ョン法及び中性子散乱法によって確認された。
【0011】このようにして得られる無粒界型マンガン
酸化物系結晶体は、400゜K以下の温度、0〜100
kOeの磁場において、100〜1010又はそれ以上の
MR値を有する。このMR値は次の式により定義され
る。
酸化物系結晶体は、400゜K以下の温度、0〜100
kOeの磁場において、100〜1010又はそれ以上の
MR値を有する。このMR値は次の式により定義され
る。
【0012】
【数1】
【0013】ただし、ΔR/Rは抵抗の変化率、R
(0)は磁場ゼロのときの抵抗値、R(H)は磁場Hの
ときの抵抗値を意味する。また、このものは、磁場掃引
に対して履歴特性すなわち記憶効果を有する。したがっ
て、本発明の無粒界型マンガン酸化物系結晶体は、磁気
記録体、磁気センサーなどのスイッチング型磁気抵抗素
子として好適である。
(0)は磁場ゼロのときの抵抗値、R(H)は磁場Hの
ときの抵抗値を意味する。また、このものは、磁場掃引
に対して履歴特性すなわち記憶効果を有する。したがっ
て、本発明の無粒界型マンガン酸化物系結晶体は、磁気
記録体、磁気センサーなどのスイッチング型磁気抵抗素
子として好適である。
【0014】
【実施例】次に実施例により本発明をさらに詳細に説明
する。
する。
【0015】実施例1 Pr2O3とCaCO3とMn3O4の各粉末を、Pr:C
a:Mnの原子比が0.7:0.3:1になる割合で秤
量し、これにエタノールを加えて、めのう乳鉢で30分
間かきまぜた。次にこの混合物を空気中、1200℃に
おいて24時間加熱し、粉砕したのち、再び混合した。
a:Mnの原子比が0.7:0.3:1になる割合で秤
量し、これにエタノールを加えて、めのう乳鉢で30分
間かきまぜた。次にこの混合物を空気中、1200℃に
おいて24時間加熱し、粉砕したのち、再び混合した。
【0016】得られた粉末混合物を、2ton/cm2
の水圧プレスにより直径約5mm、長さ約80mmの円
柱状のロッドに成形し、空気中、1200℃において1
2時間焼成した。
の水圧プレスにより直径約5mm、長さ約80mmの円
柱状のロッドに成形し、空気中、1200℃において1
2時間焼成した。
【0017】次に、このようにして得たロッドを2個の
ハロゲン白熱灯と半長円形状焦点鏡を備えたフローティ
ングゾーン炉を用いて結晶成長させた。この際原材ロッ
ドと種ロッドは逆方向に相対速度30rpmで回転さ
せ、結晶は、100%酸素気流中、3〜5mm/hの速
度で成長させた。
ハロゲン白熱灯と半長円形状焦点鏡を備えたフローティ
ングゾーン炉を用いて結晶成長させた。この際原材ロッ
ドと種ロッドは逆方向に相対速度30rpmで回転さ
せ、結晶は、100%酸素気流中、3〜5mm/hの速
度で成長させた。
【0018】次にこのようにして得た結晶の中央部を切
断し、粉砕して粉末状にし、X線粉末分析したところ不
純物相は認められなかった。また、この結晶は、a0=
5.44Å、b0=5.48Å及びc0=7.68Åをも
つ斜方晶形を示し、Ca含量が原料配合に基づく計算値
とほぼ一致することが確認された。また、電子線マイク
ロアナライザーにより、Caが一般式(I)におけるx
の標準偏差0.3±0.005の範囲内で良好な均質性
を保って溶解していることが確認された。
断し、粉砕して粉末状にし、X線粉末分析したところ不
純物相は認められなかった。また、この結晶は、a0=
5.44Å、b0=5.48Å及びc0=7.68Åをも
つ斜方晶形を示し、Ca含量が原料配合に基づく計算値
とほぼ一致することが確認された。また、電子線マイク
ロアナライザーにより、Caが一般式(I)におけるx
の標準偏差0.3±0.005の範囲内で良好な均質性
を保って溶解していることが確認された。
【0019】参考例1 実施例1で得た結晶体についてゼロ磁場‐冷却条件下
(ZFC)及び磁場‐冷却条件下(FC)での磁化の強
さを、温度を次第に上昇させて測定し、その結果を図1
に示した。なお、70゜Kにおいて測定した残留磁化の
緩和についての付属図も併記した。この磁化‐温度曲線
から110゜K付近において常磁性相から強磁性相に転
移したことが分る。
(ZFC)及び磁場‐冷却条件下(FC)での磁化の強
さを、温度を次第に上昇させて測定し、その結果を図1
に示した。なお、70゜Kにおいて測定した残留磁化の
緩和についての付属図も併記した。この磁化‐温度曲線
から110゜K付近において常磁性相から強磁性相に転
移したことが分る。
【0020】しかしながら、110゜Kより低い温度で
のFC磁化は温度低下とともに単調に増大するのに対
し、ZFC磁化では85゜Kよりも低い温度で減少す
る。ZFC曲線とFC曲線のいずれにおいても認められ
る110゜K付近の転移は、通常の常磁性体から強磁性
体への転移の場合に比べ、むしろ拡大している。さら
に、付属図に示すように磁化緩和も認められる。これ
は、5OeでFC実験を行ったのち、温度を70゜Kに
保っておいて、磁場をゼロにし、70゜Kにおける残留
磁化の緩和を測定した結果である。
のFC磁化は温度低下とともに単調に増大するのに対
し、ZFC磁化では85゜Kよりも低い温度で減少す
る。ZFC曲線とFC曲線のいずれにおいても認められ
る110゜K付近の転移は、通常の常磁性体から強磁性
体への転移の場合に比べ、むしろ拡大している。さら
に、付属図に示すように磁化緩和も認められる。これ
は、5OeでFC実験を行ったのち、温度を70゜Kに
保っておいて、磁場をゼロにし、70゜Kにおける残留
磁化の緩和を測定した結果である。
【0021】参考例2 実施例1で得た結晶体について強さの異なる磁場での温
度と抵抗との関係を測定し図2に示した。なお、図2に
は絶縁体相と金属相との状態図を付属図として併記し
た。
度と抵抗との関係を測定し図2に示した。なお、図2に
は絶縁体相と金属相との状態図を付属図として併記し
た。
【0022】すなわち、強さの異なる磁場において室温
から4.2゜Kまで冷却し、四探子法(four−pr
obe method)により抵抗を測定した(F
C)。なお、磁力の強さが70kOeのものについては
加温しながら行う実験(FCW)を1つ加えた。この際
の磁場の方向は長方形板状試料の長辺に平行であり、四
探子法における電流方向とも平行であった。
から4.2゜Kまで冷却し、四探子法(four−pr
obe method)により抵抗を測定した(F
C)。なお、磁力の強さが70kOeのものについては
加温しながら行う実験(FCW)を1つ加えた。この際
の磁場の方向は長方形板状試料の長辺に平行であり、四
探子法における電流方向とも平行であった。
【0023】図2において、絶縁体‐金属転移は、磁場
の強さ(H)が20kOe以上において起り、また、7
0kOeにおける実験ではFCとFCWとの間ではヒス
テリシスが認められた。例えば、FC測定でのH=30
kOeにおける絶縁体‐金属転移は90゜Kで観察され
るのに対し、FCW測定では103゜Kで観察された。
この絶縁体‐金属転移温度は、磁場の強さが増大すると
ともに上昇するが、磁場の強さの増大に伴う低温側から
の金属相の出現という変則的な挙動を生じる。
の強さ(H)が20kOe以上において起り、また、7
0kOeにおける実験ではFCとFCWとの間ではヒス
テリシスが認められた。例えば、FC測定でのH=30
kOeにおける絶縁体‐金属転移は90゜Kで観察され
るのに対し、FCW測定では103゜Kで観察された。
この絶縁体‐金属転移温度は、磁場の強さが増大すると
ともに上昇するが、磁場の強さの増大に伴う低温側から
の金属相の出現という変則的な挙動を生じる。
【0024】参考例3 次に、絶縁体‐金属転移のメカニズムを検討するため
に、異なった温度における磁場の強さと磁化との関係及
び磁場の強さと抵抗との関係を調べた。すなわち、実施
例1で得た結晶体を磁場をかけずに12.6゜Kに冷却
したのち、磁場の強さを変えて磁化及び抵抗を測定し
た。この結果をグラフとして図3に示す。
に、異なった温度における磁場の強さと磁化との関係及
び磁場の強さと抵抗との関係を調べた。すなわち、実施
例1で得た結晶体を磁場をかけずに12.6゜Kに冷却
したのち、磁場の強さを変えて磁化及び抵抗を測定し
た。この結果をグラフとして図3に示す。
【0025】上図において最初の磁化曲線は20〜30
kOeにおいて変則性を示し、寄性強磁性から強磁性状
態への転移がみられる。この飽和磁化が古典的な値3.
85μB/Mnサイトよりも大きくなっている理由は、
Mnイオンの有効変換磁場により約40゜K以下の温度
で誘起されるPr3+の静的モーメントに基づくものと思
われる。
kOeにおいて変則性を示し、寄性強磁性から強磁性状
態への転移がみられる。この飽和磁化が古典的な値3.
85μB/Mnサイトよりも大きくなっている理由は、
Mnイオンの有効変換磁場により約40゜K以下の温度
で誘起されるPr3+の静的モーメントに基づくものと思
われる。
【0026】1回目の測定では磁場が増大する過程での
磁化は30kOeよりも大きい範囲で強磁性ブランチに
スウィッチし、それに続く過程で強磁性ブランチの軌跡
をたどる。次に2回目の測定では、両方の過程での磁化
は最初の曲線とはならず、強磁性体ブランチの軌跡をた
どる。この磁化曲線におけるスピングラス状態から強磁
性状態への不可逆的な転移は、図3下図に示されている
対応する磁場‐抵抗曲線中の抵抗の変化に一致する。
磁化は30kOeよりも大きい範囲で強磁性ブランチに
スウィッチし、それに続く過程で強磁性ブランチの軌跡
をたどる。次に2回目の測定では、両方の過程での磁化
は最初の曲線とはならず、強磁性体ブランチの軌跡をた
どる。この磁化曲線におけるスピングラス状態から強磁
性状態への不可逆的な転移は、図3下図に示されている
対応する磁場‐抵抗曲線中の抵抗の変化に一致する。
【0027】すなわち、最初の抵抗は30kOe付近で
絶縁値(107Ωcm以上)から降下し、磁場の強さが
増大するとともに70kOeにおいて1.7×10-3Ω
cmに達する。続いて磁場の強さを減少させる過程で0
Oeまで低下させても、抵抗は70kOeにおけると同
じ値を保つ。
絶縁値(107Ωcm以上)から降下し、磁場の強さが
増大するとともに70kOeにおいて1.7×10-3Ω
cmに達する。続いて磁場の強さを減少させる過程で0
Oeまで低下させても、抵抗は70kOeにおけると同
じ値を保つ。
【0028】第二の実験における磁場‐抵抗曲線は、対
応する磁場‐磁化曲線でみられると同様の様相を呈し、
磁場の増大及び減少のいずれにおいても1.7×10-3
Ωcmの線を描く。
応する磁場‐磁化曲線でみられると同様の様相を呈し、
磁場の増大及び減少のいずれにおいても1.7×10-3
Ωcmの線を描く。
【0029】参考例4 実施例1で得られた結晶体について、温度によって磁場
‐抵抗曲線がどのように変化するかを調べた。103.
6゜Kの場合は、図4に示すように、抵抗は円滑に磁場
の強さに依存し、磁場の増大過程、減少過程の間でほと
んどヒステリシスは認められなかった。しかしながら、
67.2゜Kの場合は、図5に示すように、磁場の増大
過程では40kOeまでの範囲において急激な抵抗の降
下を生じ、磁場の減少過程との間に明らかなヒステリシ
スが観察される。このような磁場‐抵抗曲線の温度によ
る差異は、図2の付属図に示されるような絶縁体‐金属
転移温度の磁場依存性及び絶縁体‐金属転移のヒステリ
シスによって説明することができる。
‐抵抗曲線がどのように変化するかを調べた。103.
6゜Kの場合は、図4に示すように、抵抗は円滑に磁場
の強さに依存し、磁場の増大過程、減少過程の間でほと
んどヒステリシスは認められなかった。しかしながら、
67.2゜Kの場合は、図5に示すように、磁場の増大
過程では40kOeまでの範囲において急激な抵抗の降
下を生じ、磁場の減少過程との間に明らかなヒステリシ
スが観察される。このような磁場‐抵抗曲線の温度によ
る差異は、図2の付属図に示されるような絶縁体‐金属
転移温度の磁場依存性及び絶縁体‐金属転移のヒステリ
シスによって説明することができる。
【0030】以上の参考例から、Pr0.7Ca0.3MnO
3の組成をもつ単結晶は、磁場誘起相転移を起し、スイ
ッチング型磁気抵抗素子として作用することが分る。
3の組成をもつ単結晶は、磁場誘起相転移を起し、スイ
ッチング型磁気抵抗素子として作用することが分る。
【0031】実施例2 Pr2O3とSrCO3とMn3O4の各粉末を、Pr:S
r:Mnの原子比が0.6:0.4:1になる割合で秤
量し、エタノールを加えてめのう乳鉢中で30分間混合
した。次にこの混合物を空気中、1200℃において2
4時間加熱し、粉砕したのち、再び混合した。
r:Mnの原子比が0.6:0.4:1になる割合で秤
量し、エタノールを加えてめのう乳鉢中で30分間混合
した。次にこの混合物を空気中、1200℃において2
4時間加熱し、粉砕したのち、再び混合した。
【0032】得られた粉末混合物を、2ton/cm2
の水圧プレスにより直径約5mm、長さ約80mmの円
柱状のロッドに成形し、空気中、1200℃において1
2時間融成した。
の水圧プレスにより直径約5mm、長さ約80mmの円
柱状のロッドに成形し、空気中、1200℃において1
2時間融成した。
【0033】このようにして得たロッドから実施例1と
同様にして、フローティングゾーン法により単結晶成長
を行わせることにより、式 Pr0.6Sr0.4MnO3 で表わされる組成のペロブスカイト型構造をもつ無粒界
型マンガン酸化物系結晶を得た。このものについてX線
バックリフレクション法及び中性子散乱法を行った結
果、これが単結晶であることが確認された。
同様にして、フローティングゾーン法により単結晶成長
を行わせることにより、式 Pr0.6Sr0.4MnO3 で表わされる組成のペロブスカイト型構造をもつ無粒界
型マンガン酸化物系結晶を得た。このものについてX線
バックリフレクション法及び中性子散乱法を行った結
果、これが単結晶であることが確認された。
【0034】
【発明の効果】本発明の無粒界型マンガン酸化物系結晶
体は、文献未載の新規物質であり、スピングラス状態又
は反強磁性状態から強磁性状態への磁場誘起転移を生じ
るので、スイッチング用素子や記憶用素子として好適で
ある。
体は、文献未載の新規物質であり、スピングラス状態又
は反強磁性状態から強磁性状態への磁場誘起転移を生じ
るので、スイッチング用素子や記憶用素子として好適で
ある。
【図1】 本発明結晶体の温度と磁化の強さの関係を示
すグラフ。
すグラフ。
【図2】 本発明結晶体の強さの異なる磁場における温
度と抵抗の関係を示すグラフ。
度と抵抗の関係を示すグラフ。
【図3】 本発明結晶体の12.6°Kにおける、磁場
の強さと磁化の関係及び磁場の強さと抵抗との関係を示
すグラフ。
の強さと磁化の関係及び磁場の強さと抵抗との関係を示
すグラフ。
【図4】 本発明結晶体の103.6゜Kにおける磁場
と抵抗の関係を示すグラフ。
と抵抗の関係を示すグラフ。
【図5】 本発明結晶体の67.2゜Kにおける磁場と
抵抗の関係を示すグラフ。
抵抗の関係を示すグラフ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 十倉 好紀 茨城県つくば市東1−1−4 産業技術 融合領域研究所内 アトムテクノロジー 研究体 審査官 近野 光知 (56)参考文献 特開 昭62−275097(JP,A) 特開 昭62−148400(JP,A) 特開 昭63−270353(JP,A) JOURNAL OF SOLID STATE CHEMISTRY 100, STRUCTURE AND MAGN ETIC PROPERTIES OF PRSRMNO PEROVSKIT ES,(1992),P.292−300
Claims (5)
- 【請求項1】 一般式 Pr1-xMxMnO3 (式中のMはCa又はSr、xは0.3〜0.5の数で
ある)で表わされる組成のペロブスカイト型構造をもつ
無粒界型マンガン酸化物系結晶体。 - 【請求項2】 一般式中のMがCaであり、xが0.3
〜0.4の数である請求項1記載の無粒界型マンガン酸
化物系結晶体。 - 【請求項3】 一般式中のMがSrであり、xが0.4
〜0.5の数である請求項1記載の無粒界型マンガン酸
化物系結晶体。 - 【請求項4】 Pr、Mn及びCa又はSrを酸化物又
は加熱により酸化物に変換しうる化合物の形で、Mnに
対する原子比がPr 0.5〜0.7、Ca又はSrが
0.5〜0.3でかつPrとCa又はSrの原子比の和
が1になる割合で混合して、大気中で焼結し、次いでこ
の焼結体を融解状態からフローティングゾーン法により
結晶成長させることを特徴とする、一般式 Pr1-xMxMnO3 (式中のMはCa又はSr、xは0.3〜0.5の数で
ある)で表わされる組成のペロブスカイト型構造をもつ
無粒界型マンガン酸化物系結晶体の製造方法。 - 【請求項5】 一般式 Pr1-xMxMnO3 (式中のMはCa又はSr、xは0.3〜0.5の数で
ある)で表わされる組成をもつ無粒界型マンガン酸化物
系結晶体から成るスイッチング型巨大磁気抵抗素子。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6271566A JP2685721B2 (ja) | 1994-11-04 | 1994-11-04 | 無粒界型マンガン酸化物系結晶体及びスイッチング型磁気抵抗素子 |
| US08/552,620 US5665664A (en) | 1994-11-04 | 1995-11-03 | Grain boundary-free crystalline body of manganese-based composite oxide and method for the preparation thereof |
| EP95307868A EP0710734B1 (en) | 1994-11-04 | 1995-11-03 | Grain boundary-free crystalline body of manganese-based composite oxide and method for the preparation thereof |
| DE69504167T DE69504167T2 (de) | 1994-11-04 | 1995-11-03 | Kristalliner Körper ohne Korngrenzen aus Verbundoxyd auf Manganbasis und Verfahren zu seiner Herstellung |
| KR1019950039760A KR100192103B1 (ko) | 1994-11-04 | 1995-11-04 | 무입계형망간산화물계 결정체 및 스위칭형 자기저항소자 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6271566A JP2685721B2 (ja) | 1994-11-04 | 1994-11-04 | 無粒界型マンガン酸化物系結晶体及びスイッチング型磁気抵抗素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08133894A JPH08133894A (ja) | 1996-05-28 |
| JP2685721B2 true JP2685721B2 (ja) | 1997-12-03 |
Family
ID=17501872
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6271566A Expired - Lifetime JP2685721B2 (ja) | 1994-11-04 | 1994-11-04 | 無粒界型マンガン酸化物系結晶体及びスイッチング型磁気抵抗素子 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5665664A (ja) |
| EP (1) | EP0710734B1 (ja) |
| JP (1) | JP2685721B2 (ja) |
| KR (1) | KR100192103B1 (ja) |
| DE (1) | DE69504167T2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3469529B2 (ja) | 2000-03-10 | 2003-11-25 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 金属絶縁体転移によるスイッチング現象を利用した磁気抵抗素子 |
Families Citing this family (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE69737283T2 (de) * | 1996-09-27 | 2007-11-15 | Rohm Co. Ltd., Kyoto | Ferroelektrisches material, verfahren zu seiner herstellung, halbleiterspeicheranordnung und verfahren zu seiner herstellung |
| JP3030333B2 (ja) * | 1997-03-14 | 2000-04-10 | 工業技術院長 | 電流及び電場誘起相転移を用いたスイッチング素子及びメモリー素子 |
| JP3012902B2 (ja) * | 1997-03-18 | 2000-02-28 | 工業技術院長 | 光誘起相転移を用いたスイッチング素子及びメモリー素子 |
| US6506493B1 (en) | 1998-11-09 | 2003-01-14 | Nanogram Corporation | Metal oxide particles |
| US7384680B2 (en) | 1997-07-21 | 2008-06-10 | Nanogram Corporation | Nanoparticle-based power coatings and corresponding structures |
| JP2000095522A (ja) * | 1998-06-29 | 2000-04-04 | Sharp Corp | ペロブスカイト型マンガン酸化物薄膜、その製造方法及びそれを用いた赤外線検出素子 |
| JP4496320B2 (ja) | 1999-03-25 | 2010-07-07 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 磁気抵抗効果薄膜 |
| US7964924B2 (en) * | 2002-05-24 | 2011-06-21 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | Magnetoresistance effect device and magnetism sensor using the same |
| JP4509467B2 (ja) * | 2002-11-08 | 2010-07-21 | シャープ株式会社 | 不揮発可変抵抗素子、及び記憶装置 |
| JP4180456B2 (ja) * | 2003-07-31 | 2008-11-12 | シャープ株式会社 | 磁性酸化物薄膜の製造方法 |
| JP2008270677A (ja) * | 2007-04-25 | 2008-11-06 | National Institute For Materials Science | ドープド・ペロブスカイト・マンガナイト単結晶を用いた巨大異方性磁気抵抗素子 |
| FR2921494B1 (fr) * | 2007-09-20 | 2009-12-18 | Saint Louis Inst | Dispositif de mesure de l'induction magnetique comportant plusieurs bandes de film mince presentant des phenomenes de magnetoresistance colossale |
| JP5720698B2 (ja) | 2010-12-09 | 2015-05-20 | 富士電機株式会社 | ペロフスカイト型マンガン酸化物薄膜 |
| WO2012077518A1 (ja) | 2010-12-09 | 2012-06-14 | 富士電機株式会社 | ペロフスカイト型マンガン酸化物薄膜およびその製造方法 |
| DE112012001262T5 (de) | 2011-03-14 | 2014-01-02 | Fuji Electric Co., Ltd. | Oxidsubstrat und Verfahren zu dessen Herstellung |
| JP5692365B2 (ja) | 2011-04-14 | 2015-04-01 | 富士電機株式会社 | ペロフスカイト型マンガン酸化物薄膜 |
| WO2012172898A1 (ja) | 2011-06-16 | 2012-12-20 | 富士電機株式会社 | 強相関酸化物電界効果素子 |
| JP5621940B2 (ja) | 2011-10-19 | 2014-11-12 | 富士電機株式会社 | 強相関不揮発メモリー素子 |
| JP5835354B2 (ja) | 2012-01-20 | 2015-12-24 | 富士電機株式会社 | マンガン酸化物薄膜および酸化物積層体 |
| US9166148B2 (en) | 2012-01-20 | 2015-10-20 | Fuji Electric Co., Ltd. | Manganese oxide thin film and oxide laminate |
| CN116903369B (zh) * | 2023-06-30 | 2025-03-04 | 北京科技大学 | 一种稀土碱土锰基钙钛矿电子相变陶瓷材料的制备方法 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1303150B (ja) * | 1961-01-13 | 1971-05-13 | Philips Nv | |
| JPS51150692A (en) * | 1975-06-20 | 1976-12-24 | Arita Kosei | High conductivity composed substance |
| JPS6054259B2 (ja) * | 1980-12-22 | 1985-11-29 | 株式会社村田製作所 | 感湿セラミツク |
| US4562124A (en) * | 1985-01-22 | 1985-12-31 | Westinghouse Electric Corp. | Air electrode material for high temperature electrochemical cells |
| US5407618A (en) * | 1990-08-13 | 1995-04-18 | The Boeing Company | Method for producing ceramic oxide compounds |
| JP3053958B2 (ja) * | 1992-04-10 | 2000-06-19 | 光弘 丸山 | 浮遊帯溶融法による結晶の製造装置 |
-
1994
- 1994-11-04 JP JP6271566A patent/JP2685721B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1995
- 1995-11-03 DE DE69504167T patent/DE69504167T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1995-11-03 EP EP95307868A patent/EP0710734B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1995-11-03 US US08/552,620 patent/US5665664A/en not_active Expired - Lifetime
- 1995-11-04 KR KR1019950039760A patent/KR100192103B1/ko not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| JOURNAL OF SOLID STATE CHEMISTRY 100,STRUCTURE AND MAGNETIC PROPERTIES OF PRSRMNO PEROVSKITES,(1992),P.292−300 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3469529B2 (ja) | 2000-03-10 | 2003-11-25 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 金属絶縁体転移によるスイッチング現象を利用した磁気抵抗素子 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0710734B1 (en) | 1998-08-19 |
| JPH08133894A (ja) | 1996-05-28 |
| KR960019341A (ko) | 1996-06-17 |
| EP0710734A1 (en) | 1996-05-08 |
| KR100192103B1 (ko) | 1999-06-15 |
| DE69504167T2 (de) | 1999-01-21 |
| US5665664A (en) | 1997-09-09 |
| DE69504167D1 (de) | 1998-09-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2685721B2 (ja) | 無粒界型マンガン酸化物系結晶体及びスイッチング型磁気抵抗素子 | |
| EP0864538B1 (en) | Manganese oxide material having Mn03 as a matrix | |
| Deshpande et al. | Preparation and ferroelectric properties of SBN: 50 ceramics | |
| Boudaya et al. | Magnetic and magnetoresistance properties in rhombohedral perovskite-type compounds | |
| Kumar et al. | Magnetic enhancement of ferroelectric polarization in a self-grown ferroelectric-ferromagnetic composite | |
| EP0732430B1 (en) | Manganese oxide-based single crystal having a laminar structure and method for the preparation thereof | |
| JP2674683B2 (ja) | メモリースイッチング型磁気抵抗素子 | |
| Hu et al. | Pressure effect in multiferroic phase transition of perovskite ferrite crystals NdFeO3 and ErFeO3 | |
| US6137395A (en) | Magnetoresistor with ordered double perovskite structure and method for the production thereof | |
| JP2812913B2 (ja) | 無粒界型マンガン酸化物系結晶体及び低磁場感応性磁気抵抗素子 | |
| Yan et al. | Studies on structural, electrical and magnetic properties of Dy-doped BiFeO3 thin films | |
| JP2812915B2 (ja) | 無粒界型マンガン酸化物系結晶体及びそれを用いた磁気抵抗素子 | |
| JP3694762B2 (ja) | 光メモリー材料 | |
| JP2981661B2 (ja) | 二重整列ペロブスカイト構造磁気抵抗素子 | |
| JP3010203B1 (ja) | 二重整列ペロブスカイト構造磁気抵抗素子及びその製造方法 | |
| JP3987334B2 (ja) | 二重整列ペロブスカイト構造磁気抵抗素子 | |
| JPH0974015A (ja) | 磁気抵抗効果組成物および磁気抵抗効果素子 | |
| Gebrel et al. | Investigation on Structure and Possible Magnetic Phase in SN-Doped LA2/3CA1/3MNO3 | |
| JP3134196B1 (ja) | 二重整列ペロブスカイト構造磁気抵抗素子とその使用方法 | |
| JP4536210B2 (ja) | 無粒界型磁気抵抗効果素材の製造方法 | |
| Li et al. | Aurivillius layer-structured | |
| JP2001267656A (ja) | 巨大磁気抵抗体およびその製造方法 | |
| Lovchinov et al. | Magnetotransport properties of Sm~ 0~.~ 8~ 6~ 4Pb~ 0~.~ 1~ 3~ 6MnO~ 3 single crystal | |
| Gomi et al. | Magnetoelectric Effect in Multiferroic Perovskite-Oxide Composites | |
| JP2002326817A (ja) | 酸化物超電導体およびその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313115 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313117 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |