巨大磁気抵抗と軟磁性が共存するグラニュラー磁性体のクラスター堆積による合成

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11650004
• Research Institution: Utsunomiya University
• Principal Investigator: 石井 清 宇都宮大学, 工学部, 助教授 (30134258)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 隅山 兼治 東北大学, 金属材料研究所, 助教授 (70101243) ; 大庭 卓也 帝京大学, 理工学部, 助教授 (00211110) ; 入江 晃亘 宇都宮大学, 工学部, 助教授 (90241843)
• Keywords: 巨大磁気抵抗 / グラニュラー磁性体 / 軟磁性 / 磁気相互作用 / クラスター堆積法 / スパッタ法 / ガスフロースパッタ法

Research Abstract

ナノメータサイズの磁性体微粒子が非磁性金属中に分散したグラニュラー磁性体において巨大磁気抵抗GMRが観測されるが、低磁場における変化率が小さいことが応用上大きな欠点となっている。粒子間の磁気的相互作用が働く領域において、低磁場で感度の高いGMRが発現する可能性がある。従来のグラニュラー磁性体は、非固溶の関係にある合金を熱処理することにより磁性粒子を析出させることにより作製していた。そのため粒子径と分散量を独立に制御できないため、その点に関する研究がなされていなかった。本研究では、独自のクラスター堆積技術を用いて、粒子径と分散量を独立に制御したFe/Ag薄膜を作製し、その磁性とGMR特性を詳細に調べた。そして、以下の結果を得ている。
1.平均粒径が5nmのFe粒子をAg中に0から100%の範囲で厳密に制御して分散できた。
2.分散量の増加に伴い粒子間の相互作用が強くなりフェロ的に働くようになることが分かった。
3.Feの分散量が35at%程度において、10Oe以下の低磁場で磁化反転がおき、しかも10%程度のGMR変化率を示す薄膜が作製できた。
4.粒子系において典型的なキュリー・ワイス型の磁気秩序とフェロオーダーリングを初めて観測できた。
5.アンチフェロ的な相互作用が導入できれば、ランダムな磁気秩序がえられる可能性があることが推察された。

Research Products

• [Publications] K.Ishii: "Hollow Cathode Sputtering Cluster Source for Low Energy Deposition:Deposition of Fe Small Clusters"J.Vac.Sci.Technol. A17. 310-313 (1999)
• [Publications] 濱欠裕貴: "クラスター堆積法によるFeナノクリスタル膜作製の可能性"電気学会マグネティクス研究会資料. MAG99-81. 1-5 (1999)
• [Publications] H,Hamakake: "Effects of Substrate temperature on the Structure of Fe/Ag Granular Films Prepared by Cluster Deposition"Proc.2nd Magneto-Electronics Inter.Symp. 419-422 (1999)
• [Publications] H,Hamakake: "Preparation of Fe/Ag Granular Films by Low Energy Cluster Deposition"IEEE Trans.on Magn. 33. 3019-3021 (1999)
• [Publications] K.Ishii: "Structure and Magnetic Properties of Hexagonal-Close-Packed Co Films Deposited by Low Energy Sputtering"IEEE Trans.on Magn. 33. 3457-3459 (1999)
• [Publications] K.Ishii: "Recent Research Developments in Vacuum Science & Technology"Transworld Recearch Network(分担). 13 (1999)