2014 Fiscal Year Annual Research Report
アモルファス合金ナノワイヤーを用いた磁気センサ開発
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25286019
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
中山 幸仁 東北大学, 原子分子材料科学高等研究機構, 准教授 (50312640)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
横山 嘉彦 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (00261511)
薮上 信 東北学院大学, 工学部, 教授 (00302232)
柳沼 晋 東北大学, 原子分子材料科学高等研究機構, 助教 (80516518)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | ナノワイヤー / アモルファス合金 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、高い磁界検出能獲得のため、最適なアモルファス合金組成の探索を行い、このナノワイヤーを用いることで、高い空間分解能を持ち磁気マッピング機能も兼ね備えた高磁界検出能・高空間分解能磁気センサの開発を念頭におき、これらの基礎的知見を得ることを研究目的とする
昨年度から引き続き、低保磁力、高透磁率、広過冷却液体領域を持つCo36Fe36B19Si5Nb4の母合金作製に成功し、これを用いてガスアトマイズ法を用いて、１００～３０００ナノメートルの直径を持つワイヤーを作製した。また、FIB微細加工装置を駆使してプロトタイプの磁気インピーダンス素子を構築し、研究分担者である、東北学院大学、薮上信教授と共同で研究計画に則り外部磁場に依存したインピーダンス変化を求め、アモルファス合金ナノワイヤー、マイクロワイヤーが磁気センサとして活用できることを見出した。また、様々な直径を持つワイヤーについても磁気インピーダンス効果があることを見出し、さらには、周波数に依存した強磁性共鳴が起こっていることも見出した。この強磁性共鳴の詳細を調査した結果、ワイヤーの太さによって、異方性磁界の変化があることが分かり、細いワイヤーほど、異方性磁界の低いことが見出された、本研究成果は、世界的に著名なアメリカ物理協会の学術論文誌であるApplied Physics Letters誌に掲載された。また昨年度より課題であるナノワイヤーの酸化膜について、走査トンネル顕微鏡を用いて調査する予定である。
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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
プロトタイプの磁気インピーダンス素子を構築、外部磁場に依存したインピーダンス変化の計測、アモルファス合金ナノワイヤー、マイクロワイヤーが磁気センサとしての知見、周波数に依存した強磁性共鳴、異方性磁界の変化があることが分かり、細いワイヤーほど、異方性磁界の同定など、研究はおおむね順調に進呈しており、研究成果もApplied Physics Letters誌に掲載された。更に様々なワイヤー直径に関する実験データの解析を進め、full paperを投稿する予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
高周波印加時における磁気インピーダンスは表皮効果が要因であるが、ナノワイヤー表面に酸化膜が存在することにより、磁気インピーダンスに与える影響がある。アモルファス合金の酸化膜の影響を走査トンネル顕微鏡、ならびに原子間力顕微鏡、さらにはワイヤーの断面試料を作製し、透過電子顕微鏡などを駆使してこの問題に取り組む予定である。
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| Causes of Carryover |
走査トンネル顕微鏡の販売価格が当初予定していた価格よりも安価であったため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
真空部品など高価な部品の購入に充填する予定である。
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[Journal Article] Inelastic electron-tunneling spectroscopy of nanoporous gold films2014
Author(s)
H. W. Liu, R. Nishitani, T. Fujita, W. Li, L. Zhang, X. Y. Lang, P. Richard, K. S. Nakayama, X. Chen, M. W. Chen, and Q. K. Xue
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Journal Title
Phys. Rev. B
Volume: 89
Pages: 035426
DOI
Peer Reviewed
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