2016 Fiscal Year Annual Research Report
磁壁移動を利用した低周波駆動薄膜磁界センサの実現と電磁非破壊評価の高度化への貢献
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16H04371
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| Research Institution | Iwate University |
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Principal Investigator |
菊池 弘昭 岩手大学, 理工学部, 准教授 (30344617)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 磁界センサ / 磁壁移動 / 電磁非破壊評価 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、磁性薄膜において観測された数MHz から数十MHz の比較的低周波でのインピーダンス変化増大の動作メカニズムについて検討するため、動的磁区観察方法の構築を行うとともに、比較的低周波でのインピーダンス増大を利用した磁界センサの可能性について実験的に検討した。また、磁壁移動モデル計算に基づいて、得られている実験結果について検討し、以下の知見を得た。(1)カー効果顕微鏡を用いた磁区観察においては、薄膜素子に直接、直流から高周波までの電流を印加し、外部磁界を印加しながら磁区構造変化を観察できるように装置改良を行った。低周波の交流においては、磁区の動的変化を動的な画像として観察可能にした。一方、磁気力顕微鏡を導入し、薄膜素子の静的磁区観察が可能であることは確認した。次年度には高周波計測の可能性について検討する。(2)実験的に、数MHzから数十MHzのキャリア周波数を用いて、外部磁界印加時のインピーダンス変化を外部磁界ステップを細かくして計測し、微小磁界計測の可能性を示した。(3) 磁壁の運動方程式に基づく理論計算を用いて、低周波領域でのインピーダンス変化を定性的に説明可能にした。また、その結果、この低周波領域でのインピーダンス増大やインダクタンスの急激な減少は、磁壁共鳴に起因している可能性を明らかにした。また、外部磁界を印加することにより、磁壁幅や磁壁の制動定数が変化することにより、インダクタンス値もしくは共鳴周波数が変化していることを明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度は当初予定していた動的磁区観察手法の構築において、その初歩的検討を達成できている。カー効果顕微鏡においては直接通電による動的磁区観察を可能にできている。
低周波におけるインピーダンス増大メカニズムについても磁壁共鳴が寄与していることを明らかにできている。また、バイアス磁化率の理論との組み合わせにより、高周波領域までのインピーダンスの振る舞いを説明可能にしている。
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| Strategy for Future Research Activity |
以下の予定で研究を推進する。
1. 28年度には磁壁の運動方程式に基づき低周波領域におけるインピーダンス変化を定性的に説明できることを明らかにしたので、今年度は、方程式中のパラメータと実際の材料パラメータとの関係づけを行い、その結果に基づいて素子設計を可能にする。得られた成果に基づき素子設計及び素子の試作とその特性評価を行う。2. 理論的モデルに基づいて、磁壁共鳴によるインピーダンス増大を明らかにしたが、高周波磁区観察により実験的検証を行い、その結果をモデルにフィードバックさせる。そのために、高周波磁区観察技術についても継続して検討を行う。3. 数MHzから数10MHzで動作する、素子用の駆動回路及び検出回路の設計及び試作を行う。回路には現状得られている低周波駆動可能な素子を組み込み、低周波駆動型磁界センサの高感度・小型化を進めるうえでの問題点の洗い出しを行う。
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