2017 Fiscal Year Annual Research Report
Observation of current-driven domain wall motions in ferromagnetic naowaires
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17H04795
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| Research Institution | Gifu University |
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Principal Investigator |
山田 啓介 岐阜大学, 工学部, 助教 (50721792)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 磁性ワイヤー / 磁壁 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
初年度である当該年度における「研究の目的」と「研究実施計画」は、①電着法による磁性ナノワイヤーの作製、②磁性ナノワイヤーの試料作製＆材料＆電気的特性評価、③磁性ナノワイヤー中の磁壁観察と磁壁電流駆動観測＆物性評価であった。①の目標に関しては、ニッケル単層ナノワイヤーの作製には成功し、②の材料特性評価を行うことができた。特に、電着法の精度確認や磁性ナノワイヤーの試料評価を行うために、テンプレートを2種類用意し(アルミナ細孔テンプレート(AT)とポリカーボネートテンプレート(PT))、試料を作製して、それぞれの磁気特性を調べた。PTを用いて作製した試料では振動試料型磁力計や走査型電子顕微鏡により、直径100nmの円柱状の磁性ナノワイヤーが作製できていることが確認できた。また磁性ナノワイヤーの中間に非磁性の銅を挟み、磁化反転過程がどのように起こるかを調べた。その結果、銅の厚みにより、ヒステリシス曲線の角型比が変化することがわかった。この実験結果を考察するために、数値シミュレーションを用いて磁化構造の解析を行った。その結果、磁性ナノワイヤーの磁性層は、端で渦構造を有しており、中間では単磁区構造になっていることがわかった。
また、ATを用いた試料では、細孔径が150nmほどであり、磁区構造がワイヤー方向に単磁区になってはいない結果が得られが、ATを溶かし、磁性ナノワイヤーを取り出す試料作製プロセスを確立することができた。これは、上記③の研究を行う上で重要な試料作製工程であり、今後、磁壁の観察や、取り出した単一磁性ナノワイヤーに電極を付着させ磁気抵抗を測定することを目指す。
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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、磁性ナノワイヤー作製に重きをおいて研究を行った。結果としては、磁性ナノワイヤー中の磁壁観察や磁気抵抗を観測するまでには至っていないが、作製した磁性ナノワイヤーの評価や単一に取り出すプロセスの確立ができているため、進捗状況としては「おおむね順調に進展している」と評価した。磁性ナノワイヤーの評価に関しては、ポリカーボネートテンプレートを用いて作製した磁性ナノワイヤーの磁気特性結果と数値シミュレーションによる結果を比較検討しており、磁壁の磁場に対する挙動を明らかにする研究を継続して行っている。この研究成果に関しては、平成30年度の秋に学会で発表をする予定である。また単一磁性ナノワイヤーの取り出しプロセスに関しては、今後の課題である、磁性ナノワイヤー中の磁壁観察や、磁気抵抗観測に繋がる結果である。磁壁観察は、磁気力顕微鏡を用いて行う。磁気抵抗観測に関しては、磁気抵抗を測定するために必要な電極を磁性ナノワイヤーに付着させるプロセスの確立が今後の課題である。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究の推進方策としては、平成29年度に行ってきた、(1) 磁性ナノワイヤー中の磁壁の外場に対する挙動に関する研究を行うことと、(2)伝導特性を評価できるように試料作製のプロセスを確立していくことである。(1)に関しては、数値シミュレーションを行い、実験では明らかにすることの難しい、磁壁の移動や磁化ダイナミクスに関して明らかにしていく。数値シミュレーションのプログラムは出来ているため、プログラムの実装を行い、実験結果と比較検討を行う。(2)に関しては、現在微細加工におけるプロセスの問題があり(特にレジストによる磁性ナノワイヤーの剥離)、解決に向けて、プロセスの見直しや他の文献に記してある方法を用いて、試料作製プロセスを確立させる。
(2)の方針と併用して、(3)単一ナノワイヤー中の磁壁観察も磁気力顕微鏡を用いて行っていく。(2)の研究が進み次第、(4)磁性ナノワイヤーアレイにおける磁壁電流駆動観測を行っていく。この研究を行うためには、(2)と(3)の研究を推進し、成功させることが不可欠になる。
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