2013 Fiscal Year Research-status Report
磁気力顕微鏡の高分解能化および磁性材料磁化状態とナノ構造解析に関する研究
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25420294
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Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | Chuo University |
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Principal Investigator |
二本 正昭 中央大学, 理工学部, 教授 (70384732)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 磁気力顕微鏡 / 磁性探針 / 分解能 / 磁性材料 |
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| Research Abstract |
磁気力顕微鏡(MFM)の性能を決定する磁性探針において、高分解能、高感度、高反転磁界特性を実現するための基本構造、および磁性探針活用による微細磁区構造解析技術の検討を行った。
（基本構造検討）被覆磁性材料として、高飽和磁束密度を持つCo, Co-Fe合金, Fe、高い磁気異方性を実現できるCo-Cr-Pt合金, L10-FePd, L10-CoPt, L11-CoPt, 低基板温膜形成が可能な多層磁性膜材料のCo/Pd, Co/Pt, Co/Niを検討した。Si探針上に磁性膜厚10-200 nmの範囲で変化させて被膜形成して磁性探針を作製し、分解能と反転磁界強度を測定した。この結果、(a) 磁性探針の磁化検出感度と分解能は膜厚に対してトレードオフの関係にあり、最適被覆膜厚は約10 nmであること、(b) Co, Co-Fe合金被覆探針で7 nmの分解能を達成できた。(c) 200 nm厚のL10-FePd被覆探針で5 kOeの反転磁界を得た。(d) また7 - 8 nm程度の高分解能特性を保って高い反転磁界を実現するためには厚さ30-40 nmのL11-CoPt合金およびCo/Pt多層膜被覆が有効で、1-2 kOeの反転磁界が得られた。（微細磁区構造解析技術検討）高分解能磁性探針（分解能7 nm）を用いて磁気記録媒体の微細塾構造解析を行った。CoCrPt-SiO2グラニュラー構造を持つ垂直磁気記録媒体の粒子分離構造の透過電子顕微鏡(TEM)像と同一試料の高分解能MFM像を比較検討することにより、媒体微細構造と磁区構造の相関解析を行う新技術を開発した。これは高分解能観察が可能なMFM探針開発により初めて可能になったものであり、今後の磁性デバイス開発での活用が期待される。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
研究開始から既に１０種類以上の被覆磁性材料について、被覆条件（膜形成法、膜厚、形成基板温度、被覆下地材料など）を系統的に検討した。これにより高分解能、高感度、高反転磁界特性を実現するための磁性探針基本構造を明らかにすることが可能となり、既に研究最終目標に近い6 nm程度の分解能を実現しつつある。高分解能特性を持つCoあるいはCoFe合金被覆の磁性探針の反転磁界強度は0.5 kOe程度であるが、磁性多層膜もしくは比較的低温(～300℃)で形成可能なL11-CoPt合金被覆の磁性探針で1.5 kOe以上を実現できる見通しを得つつある。分解能、反転磁界の評価決定は研究実施者が開発した技術によっているが、測定精度、再現性も良く、関連学会で認知されている。
市販の磁性探針の観察分解能は10 – 20 nm程度であるのに対し、研究実施者が開発した磁性探針のでは7 nmの分解能が得られている。このため1500 kFCI(ビット長16 nm)で磁気記録した高密度磁気記録状態や2Tb/in2（ビットピッチ18 nm）のビットパターンドメディアの磁化状態の観察が可能になりつつある。
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| Strategy for Future Research Activity |
初年度研究により高分解能、高感度、高反転磁界特性を実現するための磁性探針の基本構造が明らかになった。今後は高分解能性と高反転磁界性を区別して、それぞれの特性を改良するための条件明確化を図る。高反転磁界特性を持つ磁性探針は、大きな磁界を発生する永久磁石などの開発研究における活用が期待される。磁性材料として軟磁性と硬磁性を積層したハイブリッド構造を検討し、被覆磁性材料可能性を更に探究する。
また、探針実用化では耐摩耗性や耐食性の付与が望まれる。当初計画ではこれら実用関連技術の検討は平成27年度に行う予定であったが、平成26年度から研究着手を図り、探針基本特性改良に加えて実用性に関しても更なる研究加速を目指す。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
次年度使用額（8,084円）は、研究消耗品（Si探針など）を購入するには少額過ぎるので、次年度繰越により次年度予算に付加することにより有効活用を図れれため繰り越しとした。
次年度予算と合算して研究消耗品購入で有効活用する。
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