微細加工磁性体における磁性のゆらぎ

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12640348
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 新庄 輝也 京都大学, 化学研究所, 教授 (70027043)
• 研究分担者: 重藤 訓志 京都大学, 化学研究所, 学振特別研究員 ; 壬生 攻 京都大学, 化学研究所, 助教授 (40222327)
• キーワード: 微細加工 / パーマロイドット / ボルテックス / 磁化反転 / AMR / MFM

研究概要

電子ビーム描画装置を用いて強磁性薄膜をナノスケールのドットやワイヤ形状に加工し、その性質を調べた。厚さ50nmのパーマロイドットの磁気力顕微鏡(MFM)観察を行い、ボルテックススピン構造の中心に垂直磁化を持つスポットが存在することを確認した。中心スポットを持つボルテックス構造は直径が0.2から5μmのパーマロイドットについて観察された。外部磁場の依存性を調べたところ、膜面垂直方向の磁場では約0.4Tでスポットの磁化の反転が起こり、膜面内磁場では約0.1Tで中心がドット外へ押し出されて単磁区構造に変わる事がわかった。これら磁化過程についての詳細は更に検討する必要があるが、ボルテックス中心の磁化スポットは0.1Tまでは安定であり、記録素子としての可能性を持つことがわかった。楕円状のドットでは環流磁区構造が観測され中心磁化の方向と環流方向が同時に調べられるが、これらの間には相関が無い事が確認された。矩形状のパーマロイでは枕木状磁壁が存在し、磁壁中心には常に垂直磁化が存在することがMFMで観察された。この場合も垂直磁化方向には規則性は見られず、スポット間に相互作用がないことがわかった。ドットの磁化反転過程は電気抵抗によるAMR効果の観察からも検討できる。直径5μmの単一パーマロイドットの4点抵抗測定によってMR効果を測定し、磁化の回転過程の考察を行った。
ポイントコンタクトを利用すれぱ超巨大GMR効果が実現したという報告が世界で2例報告されているので、ワイヤ状の試料中に人工的なポイントコンタクトを作成し、コンタクト部に磁壁を閉じ込めた時の抵抗測定を行った。磁場に対する抵抗変化はAMR効果として理解出来るものであり、微小な磁壁が大きな抵抗を作り出す現象は今のところ見られていない。

研究成果

• [文献書誌] T.Shinjo: "Magnetization Reversal Phenomena and Domain Wall Behaviors in Nanostructured Magnetic Systems"Acta. Physica Polonica. (印刷中). (2002)
• [文献書誌] T.Okuno, T.Shinjo 他3名: "MFM study of magnetic vortex cores in circular permalloy dots : Behavior in external field"J.Magnetism and Magnetic Materials. (印刷中). (2002)
• [文献書誌] T.Shinjo, K.Mibu: "Mossbauer Studies on Magnetic Multilayers"Hyperfine Interactions. (印刷中). (2002)
• [文献書誌] T.Shinjo 他4名: "Magnetic Structures of Nanoscale Wire and Dot Systems"Physics Status Solidi. (印刷中). (2002)
• [文献書誌] 奥野拓也, 新庄輝也 他5名: "磁気力顕微鏡によるボルテックススピン構造の観察"固体物理. 37.2. 43-49 (2002)
• [文献書誌] 新庄 輝也: "人口格子入門"内田老鶴圃. 170 (2002)
• [文献書誌] T.Shinjo 編著: "Spin Dependent Transport in Magnetic Nanostructures"Taylor and Fransis. 200 (2002)