| 研究課題/領域番号 |
20K03843
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| 研究機関 | 公益財団法人電磁材料研究所 |
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研究代表者 |
池田 賢司 公益財団法人電磁材料研究所, その他部局, 研究員(移行) (40769569)
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| 研究分担者 |
小林 伸聖 公益財団法人電磁材料研究所, その他部局等, 研究員(移行) (70205475)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | ナノグラニュラー薄膜 / 磁気光学材料 / ファラデー回転角 / 保磁力 |
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| 研究実績の概要 |
昨年度の検討から、FeCo-SiNグラニュラー薄膜は高保磁力を有し、最大で0.8deg./μmの零磁界ファラデー回転角を有することが確認された反面、光透過率が1-2%と低いことが改善点であることが確認された。本年度は透過率を改善することを目的として、マトリックスにSiN、磁性金属にFe60Co40合金を用いた薄膜を作製し、その磁気光学特性を解析した。
粗大粒子抑制を目的として磁性金属含有量を変化させた結果、FeCo組成が10at.%以下の領域において50％以上の光透過率(1550nm)が得られた反面、ファラデー回転角は0.2deg./μm(10kOe)、0.01deg./μm(零磁界)に低下し、磁気光学特性が大きく低下した。金属の光吸収が低下した反面、ナノ磁性粒子による誘電率非対角成分が減少したためと考えられる。一方、磁性金属含有量を変えずに成膜速度を半分にして作製した結果、1.9deg./μm(10kOe)、0.6deg./μm(零磁界)のファラデー回転角が得られ、光透過率は5.3％(1550nm)となった。粗大粒子の形成抑制などにより光吸収ピークが低波長側にシフトし、透過率が増加したものと推測される。昨年度の結果と比較すると、性能指数(FoM)として3倍以上の改善となった。
また、低窒素濃度(20％)で作製した薄膜について解析を行った結果、FeCo組成が25at.%以上で保磁力を示すことが確認された。ファラデー回転角は6.0deg./μm(10kOe)、0.2deg./μm(零磁界)であり、零磁界における回転角が小さい。これは保磁力が0.1kOeと低いことに起因しており、保磁力の増加により大きく改善される可能性を示唆する。光透過率(1550nm)は、磁性金属含有量が多く光吸収が強いため、1-2％にとどまる。挿入損失を低減するため、光透過性の改善が引き続き今後の課題となる。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
零磁界でファラデー回転角を示すナノグラニュラー薄膜の透過率に一定の改善が見られたものの、さらなる改善が必要であることに加え、異なる磁性金属を用いた検討に遅れがみられるため。
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| 今後の研究の推進方策 |
(1)磁性ナノ粒子にCoPt合金などの結晶磁気異方性の大きい材料を適用することにより、磁気異方性エネルギーが熱エネルギーに対して優位な状態を形成、強磁性を保ちつつ可能な限り粒径の小さい磁性粒子を形成する条件を確立する。
(2)磁性金属組成およびスパッタ作製条件などを検討することにより、磁性ナノ粒子の粒径・結晶性を制御し、強磁性化による保磁力及び残留磁化の改善を図る。
(3)マトリックス材料の組成比率の最適化や成膜後熱処理などにより光透過性を改善し、磁気光学特性の性能指数の向上を図る。
(4)零磁界動作に適したデバイス構造を検討する。
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