Growth of Fe/non-magnetic metal/Fe superlattice nanowires by chemical vapor deposition and their magnetic property

2020 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K15386
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 28030:Nanomaterials-related
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: Yanase Takashi 北海道大学, 工学研究院, 助教 (00640765)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: ナノワイヤ / 化学気相蒸着法 / 抵抗モニタリング法 / コア・シェル構造

Outline of Final Research Achievements

Fe/Fe3O4 core-shell nanowires were formed by oxidizing a single-crystal Fe nanowire grown by chemical vapor deposition. The novel methodology called the resistance monitoring method was developed to control the thickness of the Fe3O4 layer. Slow oxidation at low temperature and under low oxygen pressure enabled to grow the Fe3O4 layer on Fe (100) epitaxially. The oxide thickness estimated from the resistance monitoring method was consistent with that determined by TEM observation. We concluded that the resistance monitoring method is compelling to fabricate Fe/Fe3O4 with precise oxide thickness.

Free Research Field

固体化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

CVD法により作製したFeナノワイヤは大きなアスペクト比と良好な結晶性を有し、この手法はNiやCoといった他の強磁性ナノワイヤの作製に転用できる。本研究で開発した抵抗モニタリング法はFeナノワイヤに対してのみではなく、酸化などで抵抗が変化する材料に対して普遍的に用いることができる。実際に、抵抗モニタリング法で推定した酸化層の厚さとTEM観察により決定した酸化層の厚さは一致しており、その有効性を実証できた。将来的には、この抵抗モニタリング法を用いてコアとシェルの厚さが適切に制御されたナノワイヤを量産することで、交換スプリング効果を利用した希少金属を用いない強力な永久磁石ができると考える。