| 研究課題/領域番号 |
23K20959
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| 補助金の研究課題番号 |
21H01387 (2021-2023)
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 基金 (2024)
補助金 (2021-2023) |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分21060:電子デバイスおよび電子機器関連
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| 研究機関 | 福井大学 |
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研究代表者 |
谷 正彦 福井大学, 遠赤外領域開発研究センター, 教授 (00346181)
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| 研究分担者 |
渡邊 誠 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 構造材料研究センター, 副センター長 (00391219)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2024年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2023年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2022年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2021年度: 8,840千円 (直接経費: 6,800千円、間接経費: 2,040千円)
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| キーワード | スピントロニック / テラヘルツ波 / 金属スピントロニック素子 / 光伝導アンテナ素子 / 磁場プローブ / スピン流 / 渦電流探傷法 / 電気光学サンプリング / 磁気光学効果 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は，磁場に依存したスピン流からのテラヘルツ(THz)波放射を利用し，従来よりも飛躍的に高い空間分解能を有する渦電流探傷法を開発することを目的としている。そのために，① スピントロニック素子からのTHz波放射を高効率化するとともに，②励磁コイル，スピントロニック素子，THz波検出素子を一体化した渦電流探傷プローブを開発する。また，③THz波放射信号から欠陥を判別するためのDeep Learningによるアルゴリズムと信号処理システムの開発に取り組む。本手法による渦電流探傷法の基盤技術を確立し，(i) 空間分解能の限界，(ii) 従来法に対する優位性／劣位性を明らかにする。
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| 研究実績の概要 |
本研究では，磁場に依存したスピン流からのテラヘルツ(THz)波放射を利用し，従来よりも飛躍的に高い空間分解能を有する渦電流探傷法を開発することを目的としている。そのために，① 金属スピントロニック素子からのTHz波放射を高効率化するとともに，②励磁コイル，スピントロニック素子，THz波検出素子を一体化した渦電流探傷プローブを開発する。また，③THz波放射信号から欠陥を判別するためのDeep Learningによるアルゴリズムと信号処理システムの開発に取り組む。
本年度は以下の研究を実施した。
(1)Fe/Ptヘテロ金属薄膜スピントロニック素子に対して，アンテナ部の金属(Pt)膜厚が100nm, 200nm, 300nmのものを試作し、比較した。その結果からFe/Ptヘテロ金属薄膜スピントロニック素子の場合において、アンテナ金属の最適な膜厚は200 nm付近にあることが分かった。
(2)アンテナ電極材としてPt(白金)よりも高い伝導率を持つAu(金)を用いて、スピントロニックアンテナ素子の製作を試みが、製作した素子からTHz波放射が観測されなかった。これはAuと下地のFeとの相性が悪いせいと考えられた。
(3)スピントロニック素子からのテラヘルツ波放射の磁場飽和特性を定量評価し、THz波放射強度の精密な磁場制御の指針が得られた。
(4)金属スピントロニック素子からのTHz波の検出には，磁場の影響を受ける電気光学結晶に代わり，光伝導アンテナ素子を検出器として用い，金属スピントロニック素子と光伝導アンテナ素子を一体化した磁場プローブを試作し、その特性を評価した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
金属スピントロニック素子と光伝導アンテナ素子を一体化した磁場プローブを試作し、その動作を実証することができたが、その感度と空間分解能が十分でない。そのため最終目標である高空間分解の磁場イメージングを実証するまでに至っていない。
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| 今後の研究の推進方策 |
磁場プローブを改良し、磁場の高空間分解イメージングの実証を目指す。
またTHz波放射信号から欠陥を判別するためのDeep Learningによるアルゴリズムと信号処理システムの開発に取り組む。
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