| 研究課題/領域番号 |
20H02468
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分26040:構造材料および機能材料関連
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| 研究機関 | 公益財団法人電磁材料研究所 |
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研究代表者 |
小林 伸聖 公益財団法人電磁材料研究所, その他部局等, 研究員 (70205475)
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| 研究分担者 |
薮上 信 東北大学, 医工学研究科, 教授 (00302232)
池田 賢司 公益財団法人電磁材料研究所, その他部局, 研究員 (40769569)
増本 博 東北大学, 学際科学フロンティア研究所, 教授 (50209459)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
17,940千円 (直接経費: 13,800千円、間接経費: 4,140千円)
2022年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2021年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2020年度: 11,440千円 (直接経費: 8,800千円、間接経費: 2,640千円)
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| キーワード | ナノグラニュラー / 磁気光学効果 / ファラデー効果 / 磁性薄膜 / 磁気誘電効果 / 多機能性 / 透明強磁性体 / フッ化物 / 透明強磁性 / 薄膜 / 強磁性 / 量子サイズ |
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| 研究開始時の研究の概要 |
ファラデー効果材料は様々な光デバイス、特に光通信システムに広く用いられ、先端情報技術には必須となっている。しかしながら、1972年にBi-YIGが発見されて以来、これを超える大きなファラデー効果を有する物質は見つかっていない。さらに、光学デバイスの小型化および集積化のためには、磁気光学材料の微細化・薄膜化が必須であるが、Bi-YIGを薄膜化すると特性が大きく劣化してしまう。ナノグラニュラー薄膜材料はBi-YIGの40倍もの大きなファラデー効果を示す。本研究では、ナノグラニュラー膜の巨大ファラデー効果のメカニズム、膜構造との関係を検討し、実用性の高い新しい磁気光学材料を見出すことを目指す。
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| 研究成果の概要 |
ファラデー効果を示す材料は、光通信システムに広く用いられ、先端情報技術には必須である。本研究では、光通信波長で大きなファラデー効果を示すナノグラニュラー膜について、その性能指数の向上、さらなる機能性を付与する検討を行った。その結果、①マトリックスにBaF2を選択し、さらに成膜後の熱処理によって性能指数が大きく改善する、②半導体プロセスへの適応のためマトリックスにSi3N4を選択することによって、高屈折率のナノグラニュラー膜が実現する、③グラニュールに硬磁性Co3Ptを選択することにより、無磁場でファラデー効果を発現するナノグラニュラー膜が実現する。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
我々は、独自にナノグラニュラー膜の機能性についての研究を継続してきた。そして、高周波磁気特性、トンネル磁気抵抗効果、磁気―誘電特性および磁気光学特性など、様々な機能性を発見し、基礎的な物性メカニズムの解明からその実用化に至るまでの実績を重ねてきた。本研究が提案するナノグラニュラー膜において、その磁気光学特性が向上すれば、磁気光学デバイスの大幅な小型化とそれに伴う集積化が実現し、その先の、光集積回路実現のための技術的な足掛かりとなる。加えて、ナノグラニュラー膜の原子オーダーの構造解析と多機能性の相関を検討することにより、機能性の発現メカニズムが明らかになれば、新物性理論への展開も期待できる。
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