研究課題/領域番号 |
16560271
|
研究種目 |
基盤研究(C)
|
配分区分 | 補助金 |
応募区分 | 一般 |
研究分野 |
電子・電気材料工学
|
研究機関 | 信州大学 |
研究代表者 |
佐藤 敏郎 信州大学, 工学部, 教授 (50283239)
|
研究分担者 |
三浦 義正 信州大学, 工学部, 教授 (30362099)
山沢 清人 信州大学, 工学部, 教授 (50005477)
|
研究期間 (年度) |
2004 – 2006
|
研究課題ステータス |
完了 (2006年度)
|
配分額 *注記 |
3,700千円 (直接経費: 3,700千円)
2006年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
2005年度: 1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
2004年度: 1,600千円 (直接経費: 1,600千円)
|
キーワード | マイクロ波磁気デバイス / 強磁性共鳴 / 強磁性 / 反強磁性交換結合 / FeSi / MnIr |
研究概要 |
本研究は強磁性薄膜/反強磁性薄膜交換結合による交換異方性を利用することで、強磁性共鳴周波数の高周波化と商い透磁率を両立する新しいマイクロ波磁性薄膜材料の開発を目標とするものであり、Mn-Ir/Fe-Si系交換結合膜を対象に種々の検討を行った。 1.強磁性/反強磁性交換結合を利用した高周波用磁性材料の可能性 強磁性/反強磁性交換結合で生じる交換バイアス磁界によって強磁性体の磁化がピン止めされ、単磁区化されることが知られているが、本研究では、強磁性/反強磁性交換結合を高周波磁性材料開発に応用するアイデアを着想し、商周波磁性材料開発の新しい開発手法の可能性を提起した。 2.Mn-Ir/Fe-Si交換結合膜の作製と特性評価 (1)強磁性共鳴周波数の制御;強磁性/反強磁性交換結合膜において、強磁性層厚を変えることによって強磁性共鳴周波数を制御できることを明らかにした。例えば、Mn-Ir(10nm)/Fe-Si交換結合膜において、Fe-Si厚を100nmから10nmに変えることで、強磁性共鳴周波数を1.6〜4.3GHzの範囲で制御することができる。 (2)Ru下地層による特性改善効果;最下屑Fe-Siの下地として極薄1nm-Ru層を導入することで、膜表面の平坦性が著しく改軽され、Mn-Ir/Fe-Si交換結合膜の保磁力の低減、磁気異方性分散の抑制、強磁性共鳴半値幅の改善に大きく寄与することが明らかとなった。これにより、強磁性共鳴吸収半値幅の狭い材料を実現できる。 (3)広帯域吸収特性を有するマイクロ波磁性材料;異なるFe-Si層膜厚を有するMn-Ir/Fe-Si積層膜を構成することで、複数の強磁性共鳴周波数を有する材料を実現でき、これにより、広い帯域でエネルギー吸収特性を有する広帯域ノイズ吸収体としての可能性が示された。 (4)FeSi/MnIr交換結合磁性膜のマイクロ波磁気特性の解析;磁化の運動方程式(Landau-Lifshitz-Gilbert方程式)に基づくマイクロ波磁気特性の解析に「強磁性体の交換ステフィネス分散モデル」を導入することで、強磁性層の膜厚が厚くなるほど強磁性共鳴半植幅が広がるという実験事実を定量的に説明できることを明らかにした。半値幅の狭い共鳴吸収を持つ低損失マイクロ波材料を実現するには、強磁性厨の薄層化が有効である。 (5)デバイス作製時の熱履歴の問題;デバイス作製プロセスに関連した熱履歴の影響を検討した結果、Mn-Ir/Fe-Si交換結合膜では、履歴温度の上昇とともに交換結合エネルギーが単調に減少するものの、300℃の熱履歴での交換結合エネルギーの減少は30%程度であり、致命的劣化ではない。 3.今後の課題 (1)デバイスへの適用検討;Mn-Ir/Fe-Si交換結合膜の熱履歴と磁気特性の関係をさらに検討し、デバイスへの応用展開を図っていく。 (2)他の材料系への展開;本研究の当初計画では、金属-金属系交換結合に加えて、金属-酸化物系交換結合磁性膜材料の開発を予定していたが、未蔚手に終わった。酸化物反強磁性材料としてNiO、CoO、Fe_2O_3などがあり、強磁性金誠材料との交換結合系が実現できれば、磁性フェライトに替わる高電気抵抗マイクロ波材料として期待できる。今後は、金属-酸化物系交換結合積層膜に加えて、グラニュラー系交換結合膜の開発を進める。
|