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磁壁移動を利用した低周波駆動薄膜磁界センサの実現と電磁非破壊評価の高度化への貢献

研究課題

研究課題/領域番号 16H04371
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 計測工学
研究機関岩手大学

研究代表者

菊池 弘昭  岩手大学, 理工学部, 准教授 (30344617)

連携研究者 石山 和志  東北大学, 電気通信研究所, 教授 (20203036)
枦 修一郎  東北大学, 電気通信研究所, 准教授 (90324285)
薮上 信  東北大学, 医工学研究科, 教授 (00302232)
竹澤 昌晃  九州工業大学, 大学院工学研究院, 教授 (20312671)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
16,380千円 (直接経費: 12,600千円、間接経費: 3,780千円)
2018年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2017年度: 8,840千円 (直接経費: 6,800千円、間接経費: 2,040千円)
2016年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
キーワード磁気インピーダンス / 薄膜 / 磁壁共鳴 / 磁界センサ / 磁壁移動 / 電磁非破壊評価
研究成果の概要

薄膜を利用した磁気インピーダンスセンサ素子における低周波で確認された特異な現象について, 磁壁の移動を考慮した理論計算及び実験的考察から, その要因が磁壁共鳴によることを明らかにした。この現象を利用した磁気センサの可能性について検討し, 数10MHzの周波数領域で, 高感度な磁界センサの実現可能性があることを明らかにした。また, この磁気センサに関連して直流バイアス電流が素子の感度改善や非対称性を示すことを実験的に示し, その要因が素子断面形状に起因する可能性を示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

薄膜の磁界センサは100MHz以上の高周波領域においては, ある程度高感度を期待できるが, 駆動・検出回路の作製が高コスト化の要因となった。今回の研究成果により汎用回路の利用で駆動・検出回路と整合する周波数領域で高感度を実現し得ることが明らかにされたので, 低コストな高感度センサを期待できる。薄膜利用なことから小型化も期待でき, 高い空間分解能の可能性があり, 電磁非破壊評価における局所領域の検出に貢献できる。このことは, 人々の安心な暮らしの実現に資する。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (18件)

すべて 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 6件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 8件)

  • [雑誌論文] Observation of Static Domain Structures of Thin-Film Magnetoimpedance Elements With DC Bias Current2019

    • 著者名/発表者名
      Kikuchi H.、Sumida C.
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Magnetics

      巻: 55 号: 2 ページ: 1-5

    • DOI

      10.1109/tmag.2018.2860582

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Influence of direct DC bias current on stepped magnetoimpedance profile and changes in domain structure2019

    • 著者名/発表者名
      Kikuchi Hiroaki、Nakamura Hikaru、Sumida Chihiro
    • 雑誌名

      International Journal of Applied Electromagnetics and Mechanics

      巻: 59 号: 1 ページ: 123-128

    • DOI

      10.3233/jae-171095

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Incident Power Influence on Magnetoimpedance Element With Domain-Wall Resonance2018

    • 著者名/発表者名
      Kikuchi H.、Sumida C.
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Magnetics

      巻: 54 号: 11 ページ: 1-5

    • DOI

      10.1109/tmag.2018.2854863

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Analysis of asymmetric property with DC bias current on thin-film magnetoimpedance element2018

    • 著者名/発表者名
      Kikuchi Hiroaki, Sumida Chihiro
    • 雑誌名

      AIP Advances

      巻: 8 号: 5

    • DOI

      10.1063/1.5006709

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Effects of dc bias current on behavior and sensitivity of thin-film magnetoimpedance element2017

    • 著者名/発表者名
      H. Kikuchi, C. Sumida, T. Nakai, S. Hashi, K. Ishiyama
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Magnetics

      巻: 53 号: 11 ページ: 1-4

    • DOI

      10.1109/tmag.2017.2703886

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Analysis of thin-film magnetoimpedance behavior at low MHz region based on domain wall equation and bias susceptibility theory2017

    • 著者名/発表者名
      H. Kikuchi, C. Sumida, H. Uetake, S. Yabukami, S. Hashi, K. Ishiyama
    • 雑誌名

      AIP Advances

      巻: 7 号: 5

    • DOI

      10.1063/1.4973760

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 低周波領域における薄膜MI素子の磁壁移動に伴う特性変化とその解析2016

    • 著者名/発表者名
      住田千尋, 菊池弘昭, 植竹宏明, 薮上信, 枦修一郎, 石山和志
    • 雑誌名

      電気学会研究会資料

      巻: MAG-16-120

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 謝辞記載あり
  • [学会発表] Incident power dependence on magnetoimpedance element with domain wall resonance2018

    • 著者名/発表者名
      C. Sumida, H. Kikuchi
    • 学会等名
      Intermag2018, Singapore, April 23-27, 2018.
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Potential of magnetic field detection with relatively lower frequency carrier using thin-film magnetoimpedance element2018

    • 著者名/発表者名
      C. Sumida, H. Kikuchi
    • 学会等名
      EMSA2018, Athens, Greece, July 1-4.
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Observation of changes in static domain structures of thin-film magnetoimpedance element with dc bias current2018

    • 著者名/発表者名
      H. Kikuchi, C. Sumida
    • 学会等名
      ICM2018, San Francisco, CA, USA, July 15-20, 2017.
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Comprehensive analysis of frequency dependence on miniaturized thin-film magnetoimpedance element2018

    • 著者名/発表者名
      H. Kikuchi, S. Oe, C. Sumida, T. Shima, S. Kamata
    • 学会等名
      PIERS2018, Toyama, Japan, August 1-4, 2018.
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 微細化した薄膜MI素子の外部磁界・周波数依存性2018

    • 著者名/発表者名
      菊池弘昭, 梅崎泰生, 島拓也, 住田千尋, 大江駿
    • 学会等名
      マグネティックス/マイクロマシン・センサシステム/バイオ・マイクロシステム合同研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Effect of dc bias current on sensitivity of thin-film magnetoimpedance element2017

    • 著者名/発表者名
      C. Sumida, H. Kikuchi, T. Nakai, S. Hashi, K. Ishiyama
    • 学会等名
      Intermag2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Analysis of asymmetric magnetoimpedance property on thin-film element with dc bias current2017

    • 著者名/発表者名
      H. Kikuchi, C. Sumida
    • 学会等名
      The 62nd Annual Magnetism and Magnetic Materials (MMM) Conference
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Influence of Direct DC Bias Current on Stepped Magnetoimpedance Profile and Changes in Domain Structure2017

    • 著者名/発表者名
      H. Nakamura, C. Sumida, H. Kikuchi
    • 学会等名
      ISEM2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Analysis of thin-film magnetoimpedance behavior at low MHz region based on domain wall equation and bias susceptibility theory2016

    • 著者名/発表者名
      C. Sumida, H. Kikuchi, H. Uetake, S. Yabukami, S. Hashi, K. Ishiyama
    • 学会等名
      The 61st Annual Magnetism and Magnetic Materials (MMM) Conference
    • 発表場所
      New Orleans, Louisiana, USA
    • 年月日
      2016-10-31
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 低周波領域における薄膜MI素子の磁壁移動に伴う特性変化とその解析2016

    • 著者名/発表者名
      住田千尋, 菊池弘昭, 植竹宏明, 薮上信, 枦修一郎, 石山和志
    • 学会等名
      電気学会マグネティックス研究会
    • 発表場所
      横浜国立大学
    • 年月日
      2016-09-20
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 磁壁共鳴を利用したMHz帯域での直接通電型薄膜磁気インピーダンスセンサの可能性2016

    • 著者名/発表者名
      住田千尋, 菊池弘昭, 植竹宏明, 薮上信, 枦修一郎, 石山和志
    • 学会等名
      第40回日本磁気学会学術講演会
    • 発表場所
      金沢大学
    • 年月日
      2016-09-05
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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