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2017 年度 実施状況報告書

新規な電圧駆動型の高性能磁気光学素子の実現に向けた高機能強磁性・強誘電薄膜の作製

研究課題

研究課題/領域番号 17K06784
研究機関秋田大学

研究代表者

吉村 哲  秋田大学, 理工学研究科, 准教授 (40419429)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワード強磁性・強誘電薄膜 / 磁気カー効果 / 垂直磁気異方性 / パルスDCスパッタリング
研究実績の概要

本研究では、強磁性・強誘電薄膜を、ホログラフィ方式を実現する空間光変調器の素子における光変調層に新規に適用して、空間光変調器の素子を超低消費電力駆動化および超微細化することで、高精細な立体テレビを実現することを最終目的とし、磁気カー効果の大きい強磁性・強誘電薄膜を探索する。
これまでに作製してきた (Bi0.6Ba0.4)FeO3 強磁性・強誘電薄膜の磁気カー回転角度は0.01度程度であり、強磁性・強誘電薄膜を空間光変調器用素子の光変調層として十分な機能性を得るためには、磁気カー回転角度を0.1度程度まで増大させる必要がある。
平成29年度は、(Bi,La)(Fe,Co)O3 強磁性・強誘電薄膜の作製に、新たに取り組んだ。ここで、本薄膜を作製するにあたり、申請後に新たに検討することになった「反応性パルスDCスパッタリング法」を用いた。本成膜方法は、(Bi,Ba)FeO3 強磁性・強誘電薄膜の作製において、その高品位化に非常に有効であり、それまで用いていた通常のRFスパッタリング法で作製した薄膜に比較して、1.5倍の飽和磁化、7倍の絶縁性、が得られた。本成膜方法を、(Bi,La)(Fe,Co)O3 強磁性・強誘電薄膜の作製にも適用した結果、(Bi,Ba)FeO3 強磁性・強誘電薄膜の場合では得られなかった垂直磁気異方性(磁気カー効果の増大には効果的な物性)が発現し、保磁力も最大2倍程度増大した。そして、本薄膜の磁気カー効果を測定したところ、膜厚やレーザー波長によって変化はあるものの、最大1°程度の磁気カー回転角度が得られた。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

初年度目から2年度目にかけて、磁気カー効果の大きい強磁性・強誘電薄膜を探索することを計画していたが、上記の通り、「反応性パルスDCスパッタリング法」で作製した(Bi,La)(Fe,Co)O3 強磁性・強誘電薄膜において、膜厚やレーザー波長によって変化はあるものの、目標とする磁気カー回転角度0.1度の10倍程度の値が得られた。よって、材料探索には目途がつき、現在、平成30年度後半に予定していた、現在立ち上げ中の「電気磁気効果測定装置」の改良(高分解能化・高感度化・高印加電圧化)に向けた取り組みを行っている。

今後の研究の推進方策

「反応性パルスDCスパッタリング法」で作製した(Bi,La)(Fe,Co)O3 強磁性・強誘電薄膜において、目標とする磁気カー回転角度0.1度の10倍程度の値が得られたが、膜厚やレーザー波長によって、その値に変化があった。空間光変調器用素子の光変調層に適用させるためには、波長依存性が小さい方が好ましい。今後、磁気カー回転角度に波長依存性がある要因を突き止め、その依存性が小さい材料の探索や依存性を小さくする検出系の構築を行っている必要があると考えている。

次年度使用額が生じた理由

納期がかかる物品や装置改造を計画し、それらが平成29年度中に完了しなかったため、その年度の使用額が小さくなった。実際、昨年度中に、20万円程度の新薄膜材料、30万円程度の真空部品、70万円程度の装置改造、を発注しており、今現在、それらの納品を待っている状況である。これらを考慮すると、おおむね、順調に予算を使用していることになる。尚、これらの未納や未改造の影響を受けなかった、在庫材料を用いての薄膜作製において、非常に良好な特性が得られたため、平成29年度から30年度前半にかけて検討を行う予定であった薄膜作製に関しては、当初の計画以上に進展している。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2018 2017

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Basic Study of Electric Field Induced Magnetization Reversal of Multiferroic (Bi1-xBax)FeO3 Thin Films at Room Temperature for Magnetic Recording Technology2018

    • 著者名/発表者名
      S. Yoshimura, Y. Sugawara, G. Egawa, H. Saito
    • 雑誌名

      Journal of the Magnetics Society of Japan

      巻: 42 ページ: 11-14

    • DOI

      https://doi.org/10.3379/msjmag.1803R001

    • 査読あり
  • [学会発表] 反応性パルスDCスパッタリング法による(Bi1-xBax)FeO3強磁性強誘電薄膜の高品位作製2018

    • 著者名/発表者名
      吉村哲、M.Kuppan
    • 学会等名
      応用物理学会新領域 強的秩序G 第6回研究会
  • [学会発表] 反応性パルスDCスパッタリング法による品位(Bi1-xBax)FeO3強磁性強誘電薄膜の作製とその磁気および誘電特性2017

    • 著者名/発表者名
      吉村哲
    • 学会等名
      第41回日本磁気学会学術講演会
  • [学会発表] High Functional Multiferroic Thin Films for Application to Novel Magnetic Recording Devices with Electric-Field Writing Method2017

    • 著者名/発表者名
      Satoru Yoshimura
    • 学会等名
      International Conference on Advances in Material Science and Technology
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 反応性パルスDCスパッタリング法による(Bi1-xBax)FeO3強磁性強誘電薄膜の高品位作製とその磁気および誘電特性2017

    • 著者名/発表者名
      吉村哲、M.Kuppan
    • 学会等名
      スピニクス特別研究会
  • [学会発表] Fabrication of (Bi1-xLax)(Fe1-yCoy)O3 multiferroic thin films by using a pulsed DC reactive sputtering method and its magnetic properties2017

    • 著者名/発表者名
      M.Kuppan、S.Yoshimura、S.Kalainathan
    • 学会等名
      スピニクス特別研究会
  • [学会発表] Fabrication of highly qualified (B1-xBax)FeO3 multiferroic thin films by using a pulsed DC reactive sputtering technique and its magnetic and dielectric properties2017

    • 著者名/発表者名
      Satoru Yoshimura
    • 学会等名
      4th International Symposium on Advanced Magnetic Materials and Applications (ISAMMA)
    • 国際学会

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公開日: 2018-12-17  

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