スピントルク駆動ナノデバイスによる高性能マイクロ磁気センサの開発

2010 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20310073
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: マイクロ・ナノデバイス
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 内山 剛 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (00203555)
• 研究分担者: 山口 明啓 慶應義塾大学, 理工学部, 助教 (70423035) ; 内海 裕一 兵庫県立大学, 附属研究所, 准教授 (80326298)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2010
• キーワード: マイクロ磁気センサ / ナノ磁性体 / スピンダイナミックス / スピントルク

研究概要

パルス電流駆動のスピンダイナミックを利用したマイクロ磁気センサ(磁気インピーダンスセンサ)について有効なノイズ低減技術を確立し、常温で動作する磁気センサとして1pT(10^<-12> T)の磁界検出分解能が得られることを実証した。また、ナノ磁性体に対するマイクロ波通電により磁気渦を回転させた共鳴実験において、スピントルクによる磁気渦の共鳴周波数の制御メカニズムを解析し、その共鳴周波数が印加磁界により鋭敏に変化することを示した。

研究成果

• [雑誌論文] 超高感度MIセンサを用いた脳波検出技術の信頼性の検討 (2010)
  • 著者名/発表者名: 牧鉄兵、内山剛
  • 雑誌名: IEE Japan 巻: Mag10-115 ページ: 49-54
• [雑誌論文] パルス励磁アモルファスワイヤ磁気インピーダンスセンサ高感度化の検討 (2010)
  • 著者名/発表者名: 内山剛、磯部公彦
  • 雑誌名: IEE Japan 巻: Mag-10-111 ページ: 29-32
• [雑誌論文] Noise Characterization of Coil Detection Type Magnetic Field Sensor Utilizing Pulse Excitation Amorphous Wire Magneto-Impedance Element (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Uchiyama, A. Yamaguchi, Y. Utsumi
  • 雑誌名: Journal of the Magnetics Society of Japan 巻: 34 ページ: 533-536
  • DOI: DOI:10.3379/msjmag.1006R009
  • 査読あり
• [雑誌論文] プレナーホール整流効果を用いた人工磁性体の非線形応答の検出 (2010)
  • 著者名/発表者名: 山口明啓、元井桂一、宮島英紀、内山剛、内海裕一
  • 雑誌名: Journal of the Magnetics Society of Japan 巻: 34 ページ: 73-77
  • DOI: DOI:10.3379/msjmag.1003R001
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sensing of Human Micro-vibration Transmitted Along Solid Using Pico-Tesla Magneto-impedance Sensor(pT-MI Sensor) (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Mohri, Y. Nakayama, T. Uchiyama, Y. Mohri, Yu. Mohri, Y. Inden
  • 雑誌名: PIERS ONLINE 巻: 62 ページ: 161-164
  • 査読あり
• [雑誌論文] Non-linear Vortex Motion Induced by the Simultaneous Application of rf and dc Currents in a Micron-sized Fe_<19> Ni_<81> Disk (2010)
  • 著者名/発表者名: A. Yamaguchi, K. Motoi, H. Miyajima, T. Sato and Y. Nakatani
  • 雑誌名: IEEE Transaction on Magnetics 46 ページ: 1994-1997
  • DOI: DOI:10.1109/TMAG.2010.2040372
  • 査読あり
• [雑誌論文] プレーナーホール整流効果を用いた人工磁性体の非線形応答の検出 (2010)
  • 著者名/発表者名: 山口明啓、元井桂一、宮島英紀、内山剛、内海裕一
  • 雑誌名: 日本磁気学会誌 巻: 34 ページ: 73-77
  • 査読あり
• [雑誌論文] Current manipulation of a vortex confined in a micron-sized Fe_<19> Ni_<81> disk (2009)
  • 著者名/発表者名: A. Yamaguchi, K. Motoi, H. Miyajima, A. Hirohata, T. Yamaoka, T. Uchiyama, Y. Utsumi
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 巻: 95 ページ: 122506-9
  • DOI: DOI:10.1063/1.3236693
  • 査読あり
• [雑誌論文] 残存腫瘍に対する磁気センサを用いた新しい腫瘍検出技術の開発(第一報):マグネタイトカチオニックリポソーム投与の最適化と安全性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 梶田泰一、荒田純平、林雄一郎、内山剛、本田裕之、森健策、水野正明、若林俊彦、藤本英雄、吉田純
  • 雑誌名: 生体医工学 巻: 47, 1 ページ: 99-104
  • 査読あり
• [雑誌論文] Non ContactCell Physiological Measurement Using Magneto-Impedance Sensor (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Uchiyama, S. Nakayama
  • 雑誌名: The Papers of Technical Meeting on Magnetics, IEE Japan 巻: Mag-09-93 ページ: 37-40
• [雑誌論文] 磁気インピーダンスセンサによる生体細胞磁気計測 (2009)
  • 著者名/発表者名: 内山剛、中山晋介
  • 雑誌名: 日本磁気学会164回研究会資料 ページ: 11-18
• [雑誌論文] Advances of Amorphous wire Magnetics in 27 Years (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Mohri, F. B. Humphrey, L. V. Panina, Y. Honkura, T. Uchiyama, M. Hirami
  • 雑誌名: Phys. Stat. Solid A 206 巻: 4 ページ: 601-607
  • DOI: DOI:10.1002/pssa.200881252
  • 査読あり
• [雑誌論文] Biomagnetic field detection using very high sensitivity magneto-impedance sensors for medical applications (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Uchiyama, S. Nakayama, K. Mohri, K. Bushida
  • 雑誌名: Phys. Stat. Solid A 巻: 4 ページ: 639-643
  • DOI: DOI:10.1002/pssa.200881251
  • 査読あり
• [雑誌論文] PWM type magneto impedance sensor based on CMOS circuit with amorphous wire head (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Uchiyama, Y. Nakamura
  • 雑誌名: The Papers of Technical Meeting on Magnetics, IEE Japan 巻: Mag-08-111 ページ: 15-18
• [雑誌論文] Non-contact bio-signal detection method using magneto-impedance sensor for detection of driver drowsiness level (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Tajima, S. Shibata, T. Uchiyama
  • 雑誌名: The Papers of Technical Meeting on Magnetics, IEE Japan 巻: Mag-08-112 ページ: 19-21
• [雑誌論文] PWM Type Amorphous Wire CMOS IC Magneto-Impedance Sensor Having High Temperature Stability (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Nakamura, T. Uchiyama, C. M. Cai, K. Mohri
  • 雑誌名: IEEE Trans. Magn. 44 巻: 11(2) ページ: 3981-3984
  • URL: http://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp-arnumber=04667648
  • 査読あり
• [雑誌論文] DC electrical response and impedance change induced by a microwave signal in a patterned ferromagnetic wire (2008)
  • 著者名/発表者名: A. Yamaguchi, K. Motoi, A. Hirohata, N. Higashio, H. Miyajima
  • 雑誌名: Proc. SPIE 7036 巻: 703607
  • DOI: DOI:10.1117/12.798309
  • 査読あり
• [雑誌論文] Broadband ferromagnetic resonance of Ni81Fe19 wires using a rectifying effect (2008)
  • 著者名/発表者名: A. Yamaguchi, K. Motoi, A. Hirohata, H. Miyajima, Y. Miyashita and Y. Sanada
  • 雑誌名: Physical Review B 78 巻: 104401 ページ: 11
  • DOI: DOI:10.1103/PhysRevB.78.104401
  • 査読あり
• [学会発表] 超高感度MIセンサを用いた脳波検出技術の信頼性の検討 (2010)
  • 著者名/発表者名: 牧鉄兵、内山剛
  • 学会等名: 電気学会マグネティックス研究会
  • 発表場所: ホテルアルカディア長野、長野県
  • 年月日: 20100921-22
• [学会発表] パルス励磁アモルファスワイヤ磁気インピーダンスセンサ高感度化の検討 (2010)
  • 著者名/発表者名: 内山剛、磯部公彦
  • 学会等名: 電気学会マグネティックス研究会
  • 発表場所: ホテルアルカディア長野、長野県
  • 年月日: 20100921-22
• [学会発表] 道路横設置型ハンディモバイル磁気式トラフィックカウンタの開発 (2010)
  • 著者名/発表者名: 内山剛、大宮祥吾、後藤宏明
  • 学会等名: 第34回日本磁気学会
  • 発表場所: つくば国際会議場、茨城県
  • 年月日: 20100904-07
• [学会発表] パルス励磁磁気インピーダンス素子を用いたコイル検出型磁界センサ高感度化の検討 (2010)
  • 著者名/発表者名: 磯部公彦、内山剛
  • 学会等名: 第34回日本磁気学会
  • 発表場所: つくば国際会議場、茨城県
  • 年月日: 20100904-07
• [学会発表] Use of Pulse-driven Pico-Tesla Magnetoimpedance Sensor to Detect Cardiac Magnetic Activity on the Surface of the Human Chest (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Nakayama, K. Sawamura, K. Mohri, T. Uchiyama
  • 学会等名: PIERS2010
  • 発表場所: Cambridge, USA
  • 年月日: 20100605-08
• [学会発表] Human bio-magnetic field measurement using pico-tesla sensitivity amorphous wire magneto-impedance sensor (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Uchiyama, K. Mohri, S. Nakayama
  • 学会等名: EMSA
  • 発表場所: Bodrum, Turkey(Invited)
  • 年月日: 20100604-07
• [学会発表] Electrical detection of vortex states in a ferromagnetic disk through the rectifying effect (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Goto, H. Hata, A. Yamaguchi, Y. Nakatani, T. Yamaoka and Y. Nozaki
  • 学会等名: 55th Annual Conference Magnetism & Magnetic Materials ; American Institute of Physics & The IEEE Magnetic Society
  • 発表場所: Atlanta, Georgia, USA
  • 年月日: 2010-11-17
• [学会発表] Resonance modes of a pair of magnetic vortices in micronscale Fe_<19> Ni_<81> ellipsoid (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Hata, M. Goto, A. Yamaguchi and Y. Nozaki
  • 学会等名: 55th Annual Conference Magnetism & Magnetic Materials ; American Institute of Physics & The IEEE Magnetic Society
  • 発表場所: Atlanta, Georgia, USA
  • 年月日: 2010-11-17
• [学会発表] Detection and modulation of high-order spin waves using rectifying effect (2010)
  • 著者名/発表者名: A. Yamaguchi, K. Motoi, H. Miyajima, T. Uchiyama and Y. Utsumi
  • 学会等名: 2010 IEEE 7th International Symposium on Metallic Multilayers ; IEEE ; The Doubletree Hotel & Executive Meeting Center in Berkeley CA
  • 発表場所: USA
  • 年月日: 2010-09-22
• [学会発表] Broadband ferromagnetic resonance of iron wires using rectifying effect (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Kasatani, A. Yamaguchi, and H. Miyajima
  • 学会等名: 2010 IEEE 7th International Symposium on Metallic Multilayers ; IEEE ; The Doubletree Hotel & Executive Meeting Center in Berkeley CA
  • 発表場所: USA
  • 年月日: 2010-09-22
• [学会発表] Non-linear vortex motion induced by simultaneous application of rf and dc current in a micron-sized Fe_<19> Ni_<81> disk (2010)
  • 著者名/発表者名: A. Yamaguchi, K. Motoi, H. Miyajima, T. Sato and Y. Nakatani
  • 学会等名: 11th Joint MMM-Intermag conference
  • 発表場所: Washington, DC, USA
  • 年月日: 2010-01-22
• [学会発表] Self-homodyne detection of Multi-vortex motion induced by rf current in micron-sized Fe_<19> Ni_<81> ellipse dots (2010)
  • 著者名/発表者名: A. Yamaguchi, H. Hata, H. Miyajima, T. Sato, Y. Nakatani, A. Hirohata, T. Yamaoka, T. Uchiyama and Y. Utsumi
  • 学会等名: 11th Joint MMM-Intermag conference
  • 発表場所: Washington, DC, USA
  • 年月日: 2010-01-21
• [学会発表] 異常ホール整流効果を用いたナノ磁性体のスピンダイナミックス検出 (2009)
  • 著者名/発表者名: 山口明啓、元井桂一、宮島英紀、内山剛、内海裕一
  • 学会等名: 第33回日本磁気学会学術講演会
  • 発表場所: 長崎大学、長崎県
  • 年月日: 20090912-15
• [学会発表] パルス励磁アモルファスワイヤ磁気インピーダンスセンサのノイズ特性評価 (2009)
  • 著者名/発表者名: 内山剛、山口明啓、内海裕一
  • 学会等名: 第33回日本磁気学会学術講演会
  • 発表場所: 長崎大学、長崎県
  • 年月日: 20090912-15
• [学会発表] Pico-Tesla Sensitivity Amorphous Wire Magneto-Impedance Sensor and Its Application for Bio-magnetic Measurement (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Uchiyama, S. Nakayama
  • 学会等名: PIERS
  • 発表場所: Moscow, Russia(Invited)
  • 年月日: 20090881-21
• [学会発表] 電流ならびに磁場による磁気渦共鳴の制御 (2009)
  • 著者名/発表者名: 山口明啓、元井桂一、宮島英紀、内山剛、内海裕一
  • 学会等名: 日本物理学会2009年秋季大会、(社)日本物理学会
  • 発表場所: 熊本大学黒髪キャンパス、熊本県
  • 年月日: 2009-09-27
• [学会発表] 細胞レベル電気生理現象の磁気インピーダンスセンサによる非接触検出の検討 (2009)
  • 著者名/発表者名: 内山剛、中山晋介
  • 学会等名: 電気学会マグネティックス研究会
  • 発表場所: 自動車会館、東京
  • 年月日: 2009-09-25
• [学会発表] Detection of Quantized Spin-Wave Excitation by Anomalous Hall voltage Rectification in Nano-Magnets (2009)
  • 著者名/発表者名: Akinobu Yamaguchi, Keiichi Motoi, Atsufumi Hirohata and Hideki Miyajima
  • 学会等名: International Conference on Magnetism
  • 発表場所: Karlsruhe, Germany
  • 年月日: 2009-07-28
• [学会発表] ANOMALOUS HALL VOLTAGE RECTIFICATION EFFECT INDUCED BY SPIN-WAVE EXCITATION (2009)
  • 著者名/発表者名: A. Yamaguchi, K. Motoi1, A. Hirohata and H. Miyajima
  • 学会等名: 20th International Colloquium on Magnetic Films and Surfaces
  • 発表場所: Freie Universitat Berlin, Berlin, Germany
  • 年月日: 2009-07-22
• [学会発表] CMOS回路とアモルファスワイヤによるPWM形磁気インピーダンスセンサ (2008)
  • 著者名/発表者名: 内山剛、中村好宏
  • 学会等名: 電気学会マグネティックス研究会
  • 発表場所: 電気学会本部、市ヶ谷、東京
  • 年月日: 20081002-03
• [学会発表] ピコテスラ磁気インピーダンスセンサによる生体細胞磁気計測 (2008)
  • 著者名/発表者名: 内山剛、中山晋介、毛利佳年雄
  • 学会等名: 第32回日本磁気学会学術講演会
  • 発表場所: 東北学院大学、多賀城、宮城県
  • 年月日: 20080912-15
• [学会発表] Biomagnetic field detection using very high sensitivity magneto-impedance sensors for medical applications (2008)
  • 著者名/発表者名: Uchiyama, S. Nakayama, K. Mohri, K. Bushida
  • 学会等名: IWMW 2008
  • 発表場所: Bilbao, Spain(Invited)
  • 年月日: 20080509-10
• [学会発表] PWM Type Amorphous Wire CMOS IC Magneto-Impedance Sensor Having High Temperature Stability (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Nakamura, T. Uchiyama, C. M. Cai, K. Mohri
  • 学会等名: Intermag
  • 発表場所: Madrid, Spain
  • 年月日: 20080504-08
• [学会発表] Field dependence of rectification of radio frequency current in a single layered ferromagnetic wire (2008)
  • 著者名/発表者名: A. Yamaguchi, K. Motoi, H. Miyajima and Y. Nakatani
  • 学会等名: 53rd Annual Conference on Magnetism and Magnetic Materials
  • 発表場所: Hilton Austin, Austin, Texas, USA
  • 年月日: 2008-11-13
• [学会発表] 強磁性細線の高周波インピーダンス測定 (2008)
  • 著者名/発表者名: 山口明啓、東尾奈々、元井桂一、宮島英紀
  • 学会等名: 日本磁気学会第32回学術講演会日本磁気学会
  • 発表場所: 東北学院大学、多賀城、宮城県
  • 年月日: 2008-09-15
• [学会発表] DC electrical response and impedance change induced by a microwave signal in a patterned ferromagnetic wire (2008)
  • 著者名/発表者名: A. Yamaguchi, K. Motoi, A. Hirohata, N. Higashio and H. Miyajima
  • 学会等名: SPIE
  • 発表場所: San diego, USA
  • 年月日: 2008-08-10
• [図書] 新インターユニバーシティ電気・電子計測 (2008)
  • 著者名/発表者名: 田所嘉昭、穂積直裕、内山剛、斎藤務、三浦純、岩波保則、中内茂樹
  • 総ページ数: 43-74
  • 出版者: オーム社
• [備考]
  • URL: http://www.nuee.nagoya-u.ac.jp/labs/uchiyamalab/index.html
• [産業財産権] 細胞組織磁気信号検出装置 (2011)
  • 発明者名: 中山晋介、内山剛、毛利佳年雄
  • 権利者名: 名古屋大学
  • 産業財産権番号: 特許、特許第4665105号
  • 取得年月日: 2011-01-21
• [産業財産権] 生体細胞組織磁気信号検出方法 (2008)
  • 発明者名: 中山晋介、内山剛
  • 権利者名: 名古屋大学
  • 産業財産権番号: 特許、特願2008-133642
  • 出願年月日: 2008-11-08
  • 外国