2015 Fiscal Year Research-status Report
高周波ベクトル磁場検出・磁気力顕微鏡の開発と磁化ダイナミクスの解析
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26790010
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| Research Institution | Akita University |
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Principal Investigator |
木下 幸則 秋田大学, 工学資源学研究科, 助教 (10635501)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 磁気記録ヘッド / 高周波磁場 / 磁気力顕微鏡 / 周波数変換 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度は、高周波磁気力顕微鏡の計測系の改良と調整、および高周波磁場の周波数変換法の実証に関して以下の3項目を実施した。
1、 磁気記録ヘッド（観察試料）ステージの改良 前年度試作した磁気記録ヘッドの固定ステージに高周波電流の印加機構を組み込んだ状態で、磁気ヘッドの表面凹凸像に含まれるノイズを計測したところ、高周波ケーブルのテンションによる振動が低い周波数で数ナノメートルの振幅で混入する事が判明した。このため、試料ステージの剛性を上げ、また磁気ヘッドの駆動ケーブルの導入方向を試料面に対して鉛直下方向からに変更する事で試料ステージとの接触面積を減らし、振動ノイズを大幅に低減させた。
2、 高周波アンテナの高出力化 前年度試作した、探針磁化を励磁するために用いる導波管アンテナの磁場出力を向上させた。具体的には、既存の導波管を機械加工で短くカットして伝播ロスを下げるとともに、導波管下端における電磁波の給電アンテナの位置を可変にする事で、高周波磁場の波長に応じた管長に調整する機構に改良した。さらに、発振器からの電磁波の給電方式をポールアンテナによる電場給電方式から、導波管内での磁場分布がより調整し易いループアンテナによる磁場給電方式に変更した。これらの改良により、前年度比で約5倍の磁場出力を実現した。
3、高周波磁場の周波数変換法の確認 G（ギガ)Hz帯の高周波の磁場を探針の機械的振動で直接検出する事は困難なため、磁場の周波数の低周波化が必要となる。そこで、本研究では、高周波磁場を数10～数100Hzの低い周波数で変調する事で、磁性探針に働く相互作用力に高周波磁場の勾配成分に比例した低い周波数成分を発生させ、検出する。実際に、磁気ヘッドから100Hz程度で変調した数10M～数100MHzの磁場を発生させて、磁性探針の振動スペクトルを計測し、高周波磁場の周波数変換を確認した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
現在までに、計画していた項目、高周波磁気力顕微鏡の改良・調整（磁気記録ヘッドステージの改良、高周波アンテナの高出力化）と高周波磁場の周波数変換の実証について研究を推進し、概ね良好な結果が得られたが、顕微鏡装置のスキャナ部分が破損し、修理に数ヶ月要したため、予定していた高周波磁場のイメージングの実証実験を実施できなかった。このため、やや遅れているとした。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度実施できなかった高周波磁場イメージング観察の実証に重点を置いて研究を推進する。今年度に改良した磁気力顕微鏡装置に磁気記録ヘッドを組み込み、ギガHz帯での高周波磁場の高分解能での可視化を実証する。磁気記録ヘッドのイメージングでは、磁場の極性が変わる磁場の発生部（磁極）と収束部（リターンヨーク）のギャップ近傍での可視化が最も重要であるが、このギャップは幅が数10nmと狭く、高分解能での磁場の可視化が最も困難な箇所と予想される。この部分での分解能が不足する場合には、探針に成膜する常磁性合金膜の組成を調整して磁化率を上げ、膜厚を低くして探針先端の鈍化を抑える事で分解能を上げる。
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| Causes of Carryover |
磁気記録ヘッドから発生する高周波磁場のイメージング観察に用いる磁気力顕微鏡装置のスキャナ部が破損し、修理の間（数ヶ月）研究を中止したため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
顕微鏡装置の可動継続に必要な機械部品や電子部品、および高周波磁場のイメージング観察に必要なシリコン製探針の購入に使用する。
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Research Products
(2 results)
