| 研究課題/領域番号 |
15560631
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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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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| 研究分野 |
材料加工・処理
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| 研究機関 | 武蔵工業大学 |
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研究代表者 |
若林 英彦 武蔵工業大学, 工学部, 助教授 (50267340)
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| 研究分担者 |
鳥山 保 武蔵工業大学, 工学部, 教授 (40016176)
林 伸行 久留米工業大学, 大学院, 教授 (30318612)
坂本 勲 産業技術総合研究所, 光技術研究部門, 主任研究員
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| 研究期間 (年度) |
2003 – 2004
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| キーワード | イオン注入 / トンネル磁気抵抗 / グラニュラー / 金属鉄超微粒子 / 超常磁性 / メスバウアー分光法 / 粒径制御 / アニーリング |
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| 研究概要 |
グラニュラー型トンネル磁気抵抗(TMR)材料では、絶縁体母相中に中程度の大きさの超常磁性微粒子ができるだけ高密度に分散していることが望ましい。本研究は、単結晶アルミナ基板に「少量の鉄イオン注入と穏和な条件でのアニーリング」を組にして繰り返すことにより、中程度の粒子の選択的成長が可能であることを実証し、また注入およびアニーリング条件と繰り返し回数を最適化して、より優れたTMR材料を作製することを目的として行った。
1.注入量1.1E17ions/cm2の試料に対して150-600℃の各温度で等時真空アニーリングを行い、穏和な条件(180-300℃以下、1h程度)でのアニーリングにより、約3nm以下の極微粒子が3-5nm程度の中程度の粒子に統合され、その結果粒子間隙が広がってゼロ磁場抵抗が増加すること、また150℃以下では変化が見られないことを確認した。
2.2回の繰り返し注入法で作製した試料(総注入量1.1E17ions/cm2)と従来の一括注入で作製した試料を比べ、確かに約3-5nmの中程度の粒子が選択的に成長していること、またMR比が1.4倍に増加することがわかった。
3.さらに3回目の繰り返し注入を行うと(総注入量1.5E17ions/cm2)繰り返し注入法の特徴は失われ、5nm以上の大きな(集団励起状態/通常の強磁性状態の)粒子の生成が見られた。
4.1回あたりの注入量を減らすと、得られるMR比の最大値に顕著な増加は見られなかったが、大きな粒子の生成が支配的になり始める総注入量はわずかながら増加し、MR比が最大になるときのゼロ磁場抵抗値は1桁近く低減できた。
5.初回注入量の違いにっいては、大きな差は見られなかった。
6.ゼロ磁場抵抗値の推移から、最適なアニーリング温度(または時間)がその時点での累積注入量に依存し、それゆえ最も最適化が必要なパラメターであることが示唆された。
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