2014 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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| 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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2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 磁気力顕微鏡 / 磁性探針 / 分解能 / 反転磁界 / 磁性材料 / 薄膜形成 / 磁化状態 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
磁気力顕微鏡で使用する磁性探針の高分解能化と高反転磁界化を実現するための条件検討を継続するとともに、探針の耐食性向上の予備検討に着手した。平成26年度に実施した研究結果を踏まえ、高分解能化には高飽和磁束密度を持つ磁性材料(Co, Fe)を、高反転磁界化には高磁気異方性を持つ磁性材料（L11-CoPt, Co/Pd多層膜）を中心に非磁性Si探針への被覆条件を変化させて、特性向上可能性を調べた。
この結果、(a)スパッタ製膜法とMBE法で形成した磁性探針では分解能特性に大きな違いがなく、CoもしくはFe被覆膜厚を最適化(10-20nm)にすることで6.5-6.8nmの優れた分解能が再現性良く得られること、(b) 高反転磁界を実現するためには比較的低い温度(300 C)で製膜可能なL11-CoPt材料が適しており、被覆膜厚10-80nmに対して反転磁界Hsw:1.5-2.8 kOe, 分解能<10 nmの特性が得られ、膜厚200 nmではHsw=6 kOe, 分解能15 nmの特性となること、(c) 室温製膜が可能なCo/Pd多層膜ではRu下地材料導入により、1kOe以上の高い反転磁界と9nmの良好な分解能が実現できることが明らかになった。さらに開発した磁性探針を磁気記録媒体に適用し、10 nm以下の高分解能で磁化状態解析ができることを示した。
当初平成27年度に予定していた磁性探針の耐食性向上策を先行検討し、Fe被覆して作製した磁性探針表面に極薄(2 nm)の炭素膜を被覆することにより、探針の保存寿命を数カ月以上に延ばせる可能性を見出した。
これらの結果は世界トップレベルの成果である。研究成果に関して国際会議において2件のプレナリー講演、1件の招待講演を行った。
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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
過去2年間の研究を通して、磁気力顕微鏡用の磁性探針を材料（10種類以上）、製膜条件（製膜法、温度、膜厚、下地材料）、および耐食性を系統的に研究し、高分解能、高反転磁界特性を持つ磁性探針作製の条件が明らかになってきた。効率の良い研究推進ができた背景には、本研究着手以前から培ってきた基礎技術（分解能や反転磁界決定法、分解能判定標準試料技術、探針形態観察技術など）がある。先端曲率半径が揃った非磁性探針をメーカから系統的に導入できたことによる効果も大きい。本研究で達成している高分解能と高反転磁界特性の両立（7.5 nm, 2 kOe）は世界トップであると思われる。関連学会でも研究成果は高く評価されている。研究進捗は順調であり、平成27年度に予定していた課題（耐食性などの検討）に先行着手できた。
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| Strategy for Future Research Activity |
被覆磁性膜のハイブリッド化（高い飽和磁束密度を持つ磁性材料と高い磁気異方性を持つ材料の組み合わせ）や下地材料の検討を進め、高分解能と高反転磁界特性を併せ持った磁性探針の可能性をさらに検討する。磁性材料と形成条件の詳細検討により、5 nmレベルの高分解能特性を持つ磁性探針の開発を目指す。併せて、磁性探針の実用条件（耐食性や耐摩耗性の付与）を検討する。
この研究で開発した磁性探針を磁気記録媒体や永久磁石材料の磁区構造観察に適用し、その有効性を検証する。
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| Remarks |
研究室の紹介ホームページ
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Research Products
(16 results)
