2011 Fiscal Year Annual Research Report
高分解能・ベクトル磁場検出磁気力顕微鏡の開発と超高密度磁気デバイスの磁化状態解析
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21360141
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| Research Institution | Akita University |
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Principal Investigator |
齊藤 準 秋田大学, 工学資源学研究科, 教授 (00270843)
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| Keywords | 磁気力顕微鏡 / ベクトル磁場 / 高空間分解能 / 磁気記録材料 / 高密度磁気情報デバイス / 永久磁石材料 / 交流磁場観察 / 表面磁場観察 |
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| Research Abstract |
非接触原子間力顕微鏡の一形態である磁気力顕微鏡を用いて、観察試料面に垂直な(A)垂直磁場の勾配と、観察試料面に平行かつ探針走査方向に沿った(B)面内磁場の勾配を同時に計測可能な2次元ベクトル磁場計測手法を確立し、これを具備する空間分解能10nm以下を有する高分解能・ベクトル磁場検出磁気力顕微鏡を開発した。本手法をこれまでの超高密度磁気デバイス・磁性材料に加え、永久磁石材料の磁化状態解析に適用し、また本手法をベースとした新たな磁場計測手法を開発した。
1)2次元ベクトル磁場計測手法を代表的高性能永久磁石材料である、NdFeB系磁石材料に適用し、垂直磁場勾配と面内磁場勾配の同時計測により、a)磁気モーメントが観察試料面に平行になるa面試料においては、試料面内の磁化容易軸方向の解析が結晶粒毎に実現できた。b)磁気モーメントが観察試料面に垂直になるc面試料においては、多磁区構造をとる結晶粒における磁壁の位置が明瞭に識別でき、磁区構造の解析に有用となることを示した。
2)本計測手法のベースとなる、探針バネ定数のステップ的変化による探針過渡振動を発展させた、探針バネ定数の正弦的連続変化による探針振動の周波数変調現象を利用して、これまで困難であった任意周波数での交流磁場イメージング手法および試料表面近傍での直流磁場イメージング手法を新たに開発した。従来手法では、磁気力は試料表面近傍でのより強い表面力等の近距離力にマスクされて計測が困難であったが、開発した測定手法では、試料表面近傍で磁気力の大きさ並びに方向を計測できる特徴を有し、かつ10nm以下の高い空間分解能が実現できることを示した。
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