Room-temperature multiferroic magnetoelectrics

2013年11月22日 NPG Asia Materials 5, e11 (2013) doi:10.1038/am.2013.58


マルチフェロイックとは、通常は共存しない2つの性質、すなわち強磁性と強誘電性を併せ持つ物質のことであり、構造と特性が複雑なことから、大変興味深い物質であることは間違いない。この総説では、James F. Scottが、室温付近で磁気電気効果(外部電場の印加によって磁気分極が生じ、磁場印加によって電気分極が生じる現象)を示す単相マルチフェロイック物質、特に銅酸化物、ペロブスカイト型酸化物、「Aurivillius相」層状酸化物、およびマンガンヘキサフェライトといった4種類の物質群に注目し、論じている。磁気電気効果を示すマルチフェロイック物質は、データ記憶への応用の可能性があり、理想的にも磁気と強誘電両方のランダムアクセスメモリーに望ましい特性を兼ね備えていると予想される。ところが、動作温度が低い、分極が小さい、おそらくスイッチング速度が遅い(ほとんどの新物質ではまだ測定されていない)など、いくつもの欠点が存在するためにこれまでは実用化が阻まれてきた。しかし、これらの欠点は将来的には克服されると考えられる。ここで紹介されているマルチフェロイック物質は、いずれも非常に有望と見られ、加工・処理技術が進歩すれば磁気電気特性が向上する可能性もある。また、これらの化合物は他のメモリーデバイスにも好適かもしれない。

& James F Scott

Multiferroic materials: Warming up to the magnetoelectric effect
Multiferroics combine two properties not typically found together: ferroelectricity and ferromagnetism. With complex structures and properties, such materials are undeniably intriguing. James F. Scott reviews single-phase multiferroics that exhibit the magnetoelectric effect — whereby magnetic polarization is induced by applying an external electric field or, conversely, an electric polarization is induced through a magnetic field — at or near room temperature. In particular, four classes of materials — copper oxides, perovskite oxides, ‘Aurivillius-phase’ layered oxides and manganese hexaferrites — are discussed. Multiferroic magnetoelectrics have potential data storage applications and should ideally combine properties desirable for both magnetic and ferroelectric random-access memory. Various limitations such as low operational temperatures, small polarizations, and possibly slow switching speeds (still unmeasured for most new materials) had hindered their use, but these are likely to be overcome in future. The materials reviewed here seem very promising, advances in processing may improve the properties of multiferroic magnetoelectrics, and these compounds could also prove suitable for other memory devices.


NPG Asia Materials ISSN 1884-4049(Print) ISSN 1884-4057(Online)