2022 Fiscal Year Annual Research Report
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20K03843
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| Research Institution | Research Institute for Electromagnetic Materials |
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Principal Investigator |
池田 賢司 公益財団法人電磁材料研究所, その他部局, 研究員 (40769569)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小林 伸聖 公益財団法人電磁材料研究所, その他部局等, 研究員 (70205475)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | ナノグラニュラー薄膜 / 磁気光学材料 / ファラデー回転角 / 保磁力 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
FeCo-SiNグラニュラー薄膜は1kOe以上の保磁力を有し、最大で0.8deg./μmの零磁界ファラデー回転角を有する反面、光透過率が低いことが課題であった。本年度は透過率を改善することを目的として、高透過率層と高保磁力層の積層薄膜を作製し、その磁気光学特性を解析した。
FeCo-SiN膜は、成膜中の窒素比率により特性が大きく変化し、窒素比率が高いほど保磁力が大きくなり、光透過率が低下する。本検討では、窒素比率を100％および20％で成膜した層を10-30nmの範囲で交互に積層した薄膜を作製することで、零磁界におけるFaraday回転角(FR)と光透過率から算出した挿入損失で定義した品質係数（FoM）の改善を行った。
積層薄膜を形成すると、透過率(1310nm)が最大10倍以上となる反面、零磁界のFRは、1/5以下に低下する。透過率の変化は主に窒素20％成膜層の高透過率と積層構造の形成による窒素成膜層の異常粒成長の抑制が作用していると推測され、FR変化はFeCo粒子の粒径変化が主要因であると考えられる。FoMは窒素20％成膜層を薄くすると高くなり、最大で20％の増加が確認された。FRの減少を抑えつつ、透過率を大幅に増加できたことがFoM改善の主要因と推測できる。今回の検討結果により、FeCo-SiN膜の零磁界FRを確保しつつ、光透過性を10％程度まで改善し、新規磁気光学デバイスへの適用性をより高めることが可能となった。
本研究全体を通してFeCo-SiN膜の保磁力及び零磁界FRをFeCo組成によって制御可能であることを見出し、上記積層構造の適用により、光透過率及びFoMを高めることが可能となった。FeCo-SiN膜の課題であった光透過性の大幅な改善が行われたため、磁石を使用しないコンパクトな新規光応用デバイスへの適用可能性を大きく高めることができた。
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