2012 Fiscal Year Annual Research Report
マグノニック結晶のスピン波制御機能と室温超高感度磁界センサへの応用
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23246061
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| Research Institution | Toyohashi University of Technology |
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Principal Investigator |
井上 光輝 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90159997)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中村 雄一 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (20345953)
高木 宏幸 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (40390463)
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| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2014-03-31
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| Keywords | 電気・電子材料 / マグノニック結晶 / 磁界センシング / 心磁界 / 脳磁界 / 室温動作 / モノリシック / 多軸磁界センシング |
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| Research Abstract |
我々は，マグノニック結晶の高い磁界感度に着目し磁界センサへの応用を検討してきた．本研究は，アクティブ磁界制御型の温度補償システムの構築および，バンドギャップを局在型にすることでノイズの抑制を行い，室内環境下で測定限界となる地磁気10＾-3Oe以上の磁界感度を目指した．
(1) アクティブ磁界制御型温度補償システムを用いた磁界検出： 温度補償として，熱電対でYIGの温度をリアルタイムで読み取り，温度変動によるバンドギャップの周波数シフトに対応した補償磁界をYIGに外部から印加することで，温度による周波数変動の抑制を行った．補償磁界として外部から印加することでバンドギャップの周波数変動を約1/40に抑制した．その結果，10＾-2Oeオーダの磁界を安定して検出できた．
(2) 局在型マグノニック結晶による磁界検出：周期構造(Cu/Air:10pairs)の中心に欠陥層(Air)を設けることでバンドギャップ中にスピン波を局在させた．また，ノッチフィルタ型から局在型のバンドギャップにすることで，透過利得が高くノイズの影響が少ないところで測定できるようになった．局在型のバンドギャップにおいて，透過利得-34 dBとなる周波数で磁界の検出を行った結果，10＾-3 Oe以下の磁界変化に対しても感度を持っていることを示唆できた．
(3)多軸磁界センシング：磁化方位に強い外部磁界依存性を有する事を確認した．一つの導波路内で磁化方位を2方向に揃える事で，多軸磁界センシング出来ることを示唆する結果を得た．
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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
今年度で磁界センサとして重要な構造形成，基礎特性は確立できた．
多軸磁界センシングに関しては原理実証段階で少し遅れを生じているが，生体磁気等は一軸のセンサーを複数角度を変えて設置することで，多軸化できるので達成度としては問題ないと考えている．
来年度は当初の予定通り，今年度の成果を基に生体等の磁界センシングの検討を行う予定であり，本提案研究はおおむね順調に進展している．
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度で磁界センサとして重要な構造形成，基礎特性は確立できた．
来年度は今年度得られた知見を基に，本センサーを用いた磁界センシング特性についてまとめる．特に多軸磁界感度やダイナミックレンジ，磁界感度に関して定量的に評価する．またこれら成果によって得られた高感度磁界センサを用いた生体等の磁界センシングの検討を行う予定である．
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