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キーワード :  電子誘電体 RFe2O4

池田研では、RFe2O4という希土類(R)を含む鉄の酸化物を扱っています。 この物質は、新しい原理（イオンの並び方でなく電子の並び方）による強誘電体で、この原理を発見したのが池田先生です。 池田研では、良質な試料を作製し、さまざまな条件化での物性測定をしています。さらに、電子デバイスなどへの応用を目指して他の研究室とも協力しています。

研究内容

私たちは、初めて室温で電子が規則配列をとる物質を発見し、“グリーンフェライト®”と名付けました。いままで電子の規則配列（秩序化）は超電導と同じように低温でしか起こりませんでした。 この電子の秩序化は物質中の電子同士のクーロン反発力（電子相関）効果で起ります。 秩序化した電子群は誘電体と同じ特性を持ち「電子誘電体」とも呼ばれます。 こういった特性を持つ材料は今までになかったものですから、さまざまな新しい特性の開拓を行っています。 　グリーンフェライト®は、酸化鉄化合物でRFe2O4 と書かれます。 特に三角形の形にイオン位置を持つことから、様々な不思議なことが起ります。 これらの特性を調べ新しい電子素子を提案しています。 さらに、スピンの向きに関しても、同じような現象が起こります。230K以下で磁場をかけるとスピンの向きがそろいます。 つまり、230K以下では電荷もスピンも秩序だった状態になります。このように複数の秩序だった性質を持つものを、マルチフェロイック物質といいます。マルチフェロイック物質は、電場をかけて磁化が応答したり、磁場をかけて電荷が応答したりする可能性があります。

試料作製

私たちはまず基礎研究ベースで重要な物理現象を捉えるため、 酸素欠損量を0.001% まで制御した良質な単結晶を コンテナレス合成（浮遊帯域徐冷法）します。

極低消費電力トランジスタ

PN 接合を利用した従来型トランジスタでは、駆動電力の省エネ化には限界があります。 一方、グリーンフェライト単結晶・薄膜で作成すれば、順方向電圧降下を持たずに電気伝導度をmW/cc 以下の外部電場で制御することが可能です。

巨大電気磁気効果

RFe2O4 は電気磁気効果が現れると 以前から言われていたにもかかわらず、実験報告はありませんでした。私たちは、磁化の変化の大きなところで誘電率も大きく変化するという、電気磁気効果を世界で最初に観測することに成功しました。

光吸収

現在の太陽電池は、太陽光の波長分布のうち、特に強度の大きい1.5eV付近以上の可視光を駆動源としています。 わたしたちのグリーンフェライトは可視光から赤外線までを取り込む強い吸収領域を持ちます。 このため、赤外線領域からの光吸収過程を応用した新しい太陽電池を開発しています。