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Development of multifunctional materials by structure control of nanogranular films

Research Project

Project/Area Number 17K06849
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Structural/Functional materials
Research InstitutionResearch Institute for Electromagnetic Materials

Principal Investigator

Ikeda Kenji  公益財団法人電磁材料研究所, その他部局, 研究員(移行) (40769569)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 薮上 信  東北大学, 医工学研究科, 教授 (00302232)
小林 伸聖  公益財団法人電磁材料研究所, その他部局等, 研究員(移行) (70205475)
Project Period (FY) 2017-04-01 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2019: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Keywordsナノグラニュラー薄膜 / 磁気誘電効果 / 誘電率 / 磁気抵抗効果 / ナノグラニュラー材料
Outline of Final Research Achievements

To develop new functional materials such as magnetic field control of dielectric property, we have studied the high frequency electric and magnetic properties in multi-layered nanogranular FeCo-MgF films, consisting of layer stacking of nanometer-sized magnetic granules dispersed in an MgF insulator matrix. The frequency dependence of relative permittivity is described by the Debye-Frohlich model, taking relaxation time dispersion into account, which reflects the microstructure, such as granule size, the inter-spacing between the granules, and multi-layer structure. Relative permittivity of multi-layered nanogranular films increased with the number of laminations, which is attributed to the increase in relative permittivity not to depend on the frequency. The increase of relative permittivity caused by the formation of layered structure was kept to THz frequency band, which is probably caused by the electric polarization at the interface between the layers.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

従来のナノグラニュラー薄膜は、磁性金属と絶縁体マトリックスの比率によってその特性の大半が決定され、支配的な制御要因となっていた。今回の検討では、積層構造の形成により誘電率の増加が確認された。この結果は、積層構造の形成に伴う内部構造の変化によって特性制御が可能であることを示すものであり、ナノグラニュラー構造の新たな制御要因を見出した点でその学術的意義は大きい。積層構造による誘電率の制御は、今後の光学応用にとっても有用な結果である。

Report

(4 results)
  • 2019 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2018 Research-status Report
  • 2017 Research-status Report
  • Research Products

    (15 results)

All 2019 2018 2017

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (9 results)

  • [Journal Article] 窒化物をマトリックスとしたナノグラニュー薄膜の磁気光学効果2019

    • Author(s)
      池田賢司、小林伸聖、荒井賢一
    • Journal Title

      電気学会マグネティックス研究会資料

      Volume: MAG-19-90 Pages: 63-68

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    • Author(s)
      小林伸聖
    • Journal Title

      日本磁気学会第224回研究会資料

      Volume: -

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    • Author(s)
      小林伸聖、池田賢司、Bo Gu、増本博、高橋三郎、前川貞通
    • Journal Title

      電気学会研究会資料

      Volume: MAG-18-77 Pages: 79-84

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  • [Journal Article] Magnetoelectric effect in nanogranular FeCo-MgF films at GHz frequencies2018

    • Author(s)
      Kenji Ikeda, Nobukiyo Kobayashi, Ken-Ichi Arai, Shin Yabukami
    • Journal Title

      Journal of Magnetism and Magnetic Materials

      Volume: 446 Pages: 80-86

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Giant Faraday Rotation in Metal-Fluoride Nanogranular Films2018

    • Author(s)
      Kobayashi N.、Ikeda K.、Gu Bo、Takahashi S.、Masumoto H.、Maekawa S.
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 8 Issue: 1 Pages: 4978-4978

    • DOI

      10.1038/s41598-018-23128-5

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    • Peer Reviewed / Open Access
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    • Author(s)
      池田賢司,小林伸聖,薮上信,荒井賢一
    • Journal Title

      電気学会マグネティックス研究会資料

      Volume: MAG-17-088 Pages: 11-16

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      池田賢司、小林伸聖、荒井賢一
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      池田賢司、小林伸聖、荒井賢一
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      電気学会マグネティックス研究会
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      小林伸聖、池田賢司、Bo Gu、増本博、高橋三郎、前川貞通
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      電気学会マグネティックス研究会
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      小林伸聖,池田賢司,顧波,高橋三郎,増本博,前川禎通
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  • [Presentation] FeCo-MgFナノグラニュラー薄膜の高周波磁気誘電効果2017

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      池田賢司,小林伸聖,薮上信,荒井賢一
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      電気学会マグネティックス研究会
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  • [Presentation] 小林伸聖,池田賢司,増本博,高橋三郎,前川禎通2017

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      光透過性を有する磁性金属-フッ化物 ナノグラニュラー膜の磁気光学効果
    • Organizer
      第41回日本磁気学会学術講演会
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Published: 2017-04-28   Modified: 2021-02-19  

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