共振器摂動法によるマルチフェロイックフェライトの材料定数精密評価

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 17K06798
• Research Institution: University of Hyogo
• Principal Investigator: 菊池 丈幸 兵庫県立大学, 工学研究科, 准教授 (50316048)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: マルチフェロイクス / ヘキサフェライト

Outline of Annual Research Achievements

本申請研究では，多値メモリや様々なセンサデバイスへの応用が期待されている種々の室温マルチフェロイックフェライトについて，電場－磁場間の相互干渉を最小化することで複素誘電率と複素透磁率の個別精密測定が可能な矩形導波管空洞共振器を用いた共振器摂動法による材料定数（複素誘電率および複素透磁率）の精密評価を実施し，誘電率と透磁率の周波数依存性をそれぞれ個別に測定，比較することで，電磁気デバイス応用において重要であるにもかかわらず，いまだ解明されていない室温マルチフェロイックフェライトの高周波帯域における電気-磁気結合について明らかにし，それらの高速デバイス化の可能性を探索することを目的として研究を実施した．
R2年度はSr系Z型フェライト 及び Sr系U型フェライトに加えてSr系X型フェライトを対象物質として，磁場印可下における泥しょう鋳込み法を用いて高配向・高密度フェライト焼結体の作製を試みた．フェライトの合成は錯体重合法を用い，スラリーの作製条件（粉体割合，分散剤・バインダーの種類，添加量，添加方法）を検討することで，フェライト粉末の泥しょう鋳込みに適した低粘度スラリーの作製を試みた．磁場印可方法は，標準的な静磁場のみならず磁化困難軸方向を回転軸とする回転磁場についても検討を行った．その結果，多孔質アルミナとシリコーンゴムを用いて作製した棒状試料作製用の鋳型を用いて長尺棒状試料の作製を試み結果，矩形導波管空洞共振器にセット可能な棒状（長さ150 mm以上 × 太さ 1.2 mm□）でかつ高密度（焼結密度 98%以上）な焼結体試料を得ることが出来たが，長尺試料では磁場による配向効果は僅かであった．さらに導波管を使用せず，マイクロストリップラインを用いた電気・磁気効果の測定に対応するための，高密度・高配向厚膜試料の作製も開始した．

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

本研究では，矩形導波管空洞共振器を用いた共振器摂動法による材料定数測定のため特殊な仕様の空洞共振器を用いる予定であったが，導入を計画していた矩形導波管型の空洞共振器が，メーカーの経営方針変更により販売中止となり，計画通りに購入することが出来なくなった．国内外の高周波計測機器メーカーに，同様の空洞共振器の取り扱いについて照会したが，本研究における複素透磁率・誘電率の個別測定に対応可能な空洞共振器の既製品は無いため，共振器摂動法による材料定数測定のための要求仕様を満たす空洞共振器の作製を，汎用の導波管製造業者に依頼するために様々な仕様検討・設計作業を進めていたが，コロナ禍の影響により，製造依頼を予定していた業者による対応も不可能となった．

Strategy for Future Research Activity

引き続き，代替の導波管製造業者を探して，共振器摂動法による材料定数測定のための要求仕様を満たす空洞共振器の作製を試みる予定である．また共振器摂動法に固執せず，マイクロストリップラインを用いた磁場中における誘電率測定等,代替の評価・測定法の導入も視野に入れて検討を行う．

Causes of Carryover

理由
研究計画時に予定していた購入備品（空洞共振器）は，入手不可能であることが明らかとなったため，汎用の導波管製造業者に依頼し，共振器摂動法による材料定数測定のための要求仕様を満たす空洞共振器を作製する．
使用計画
早急に製造業者と共振器の仕様を決定して，空洞共振器の作製を依頼する．空洞共振器の作製が困難な場合には，マイクロストリップラインを用いた誘電率・透磁率測定に切り替え，測定装置を購入する．