| 研究課題/領域番号 |
13355018
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 展開研究 |
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| 研究分野 |
計測工学
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
武笠 幸一 北海道大学, 大学院・工学研究科, 教授 (00001280)
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| 研究分担者 |
有田 正志 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (20222755)
武藤 俊一 北海道大学, 大学院・工学研究科, 教授 (00114900)
末岡 和久 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (60250479)
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| 研究期間 (年度) |
2001 – 2003
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| キーワード | 走査型プローブ顕微鏡 / 走査型磁気抵抗効果顕微鏡 / 磁気抵抗効果 / スピンバルブ |
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| 研究概要 |
走査型プローブ顕微鏡(SPM)技術はプローブ先端近傍と試料表面との間に働く様々な相互作用を検出し、相互作用の変化を高い空間分解能でマッピングできる技術であり、ナノテクノロジの基盤技術の一つである。本研究では、MEMS技術と強磁性体多層膜作製技術を融合し、微小素子を搭載した高機能SPM用プローブを開発し、新しいSPM技術の研究・開発を推進することを目指した。
磁気力顕微鏡などSPM技術を応用した磁気的相互作用の高分解能検出は、磁気記録媒体やヘッドの評価など磁気工学に活用されているところであるが、本研究では特に、測定値の定量性、高速応答性が得られる磁気顕微鏡を実現するために、磁気抵抗効果素子を搭載したSPM用カンチレバーの設計・作製ならびに評価を試みた。また、磁気抵抗効果素子の変わりにカーボンナノチューブを用いた電界効果トランジスタを搭載したカンチレバーの作製し、高感度電界検出用SPMプローブの開発も試みた。
はじめに、異方性磁気抵抗効果素子を窒素化シリコン上に作製し、外部磁場印加機構を取り付けたSPM装置により、試料からの漏洩磁場の定量測定を可能にした。さらに、4端子型の電極構造を作りこみ、S/N比を向上とカンチレバーのたわみにより発生する電歪効果の影響の低減を試み、これに成功した。また、外部磁場印加機構を必要としないセンサを実現するためにトップスピンバルブ構造に変更し、これを実現するための成膜条件等の詳細な研究を行い、作製後の熱サイクルでも特性劣化の少ない磁場バイアスを実現することのできる交換結合薄膜の作製条件を見出し、これによりスピンバルブつきカンチレバーの作製を試みた。
微小磁気センサ素子つきSPM用プローブの特性評価をガーネット薄膜表面観察および微細加工電極パターン上に発生する漏洩磁場計測より行った。
この微小素子を搭載したSPM用プローブ作製技術を応用し、単層カーボンナノチューブを利用した電界効果トランジスタ素子を磁気抵抗効果素子に換えてカンチレバー上に作製することを試みた。また研究ではSPMの微小相互作用検出に関する研究も行った。
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