2017 Fiscal Year Research-status Report
厳密制御した局在表面プラズモン共鳴型磁気プラズモニック材料：磁気センサへの展開
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16K06273
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| Research Institution | Chiba Institute of Technology |
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Principal Investigator |
安川 雪子 千葉工業大学, 工学部, 准教授 (10458995)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
劉 小晰 信州大学, 学術研究院工学系, 教授 (10372509) [Withdrawn]
森迫 昭光 信州大学, 工学部, 特任教授 (20115380) [Withdrawn]
小林 政信 千葉工業大学, 工学部, 教授 (70296325)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 希土類-遷移金属非晶質合金 / 磁気光学効果 / 金属ナノ粒子 / プラズモン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成29年度は、保護膜／TbFeCo薄膜／Auナノ粒子構造の試料において、Auの形態の違いおよびTbFeCo薄膜の膜厚の差異による磁気光学効果（極Kerr効果）をそれぞれ評価し、詳細な解析を行った。
Au薄膜層、Auナノ粒子自己組織化構造をそれぞれ作製し、TbFeCo垂直磁化膜の下地として用いた。単層のTbFeCo薄膜と比較し、下地にAu薄膜、Auナノ粒子を用いた場合には磁気光学効果の外部磁場に対する挙動が異なることを明らかにした。磁気力顕微鏡を用いてそれぞれの試料の磁区構造を観察した結果、Au下地層の構造によって磁区構造が異なっていた。従って各試料による磁気光学効果の振る舞いの違いは、磁区構造の違いも一因と考えられる。すなわちAuナノ粒子を下地とした試料は単磁区構造となっており、磁気光学効果の保磁力も20 kOe以上と非常に大きかった。
またTbFeCo薄膜の膜厚を5 nmから50 nmに変化させ、下地にAuナノ粒子を用いた試料についても同様に磁気光学効果の外部磁場に対する挙動を測定した。膜厚に対するゼロ磁場でのKerr回転角を評価したところ、Kerr回転角は膜厚の依存性が見られた。今回作製した試料においては膜厚が10 nmの際にKerr回転角が最も大きくなった。これは同じ膜厚のTbFeCo単層膜のゼロ磁場でのKerr回転角の約2倍である。
この現象のメカニズムとして、Auナノ粒子から励起されるプラズモン同士がカップリンして生じる均一で増強された電界「ホットスポット」がTbFeCo薄膜の磁気的な性質に影響を及ぼした可能性を探索するため、平成29年度はプラズモンとホットスポットに関する基礎研究も行った。
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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
平成29年度は本研究課題に関する査読付き論文を公表し、また国際学会での招待講演（3件）および発表（2件）を行った。また国内外機関との共同研究による成果が纏まりつつあり、現在投稿論文を準備中である。従って本研究課題は概ね順調に進展していると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでは保護膜／TbFeCo薄膜／Auナノ粒子の構造について研究をしてきたが、合金のTbFeCoとAuが直に接した構造では、プラズモンの効果を最大限に利用できていないことが示唆された。
従って今後は現状の構造を保護膜／TbFeCo薄膜／極薄の誘電膜／Auナノ粒子構造に変更する予定である。またAuナノ粒子に由来する凹凸構造が磁気光学効果に及ぼす影響を排除するため、保護膜／TbFeCo薄膜／二次元薄膜構造の下地で構成される試料についても、対照研究試料として取り組む予定である。
また平成30年度はプラズモンのカップリングから生じるホットスポットについても評価を行う予定である。
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| Causes of Carryover |
学外実験の際に当初計画より廉価に実験装置を使用することが可能だったため次年度使用が生じた。次年度使用額については30617円である。
この次年度使用額については、磁気光学効果測定装置を構築するための電子部品の購入費として使用予定である。
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