2020 年度実施状況報告書

反強磁性金属を用いた静磁波共振器の開発

研究課題

研究課題/領域番号	20K05308
研究機関	福岡工業大学
研究代表者	家形諭福岡工業大学, 工学部, 助教 (00585929)
研究期間 (年度)	2020-04-01 – 2023-03-31
キーワード	スピントロニクス / 静磁波
研究実績の概要	本研究では磁性材料を用い、SAWフィルタに代わる2.5 GHz超で動作する次世代通信を支える静磁波共振子を実現することを目的としている。SAWフィルタでは弾性波と電気信号を相互変換することにより、ファイルとしての機能を実現している。本研究では磁石の波と電気信号を相互変換することにより、弾性波において常に課題となる熱膨張による信頼性の低下を克服する。静磁波の伝搬における損失をできるだけ低減するためには媒体である磁気緩和定数の小さな磁性薄膜材料の高品質化が不可欠である。本研究では磁性薄膜材料としてNiFeをベースとした材料を選定した。また、スパッタ法により薄膜を形成し、磁気特性と成膜条件を精査した。上記実験と並行して多層膜形成プロセスの立ち上げを実行した。多層膜形成にはin-situでの環境が不可欠であるため、真空中での連続スパッタが要求される。従来の小型チャンバーでは複数材料の連続スパッタは不可能であるため、連続スパッタが可能となるよう、チャンバー内搬送システムを実装した。これにより安定した品質の資料作成を効率よく作成可能となった。
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当初予定では「反強磁性材料による静磁波の反射を実証する。」ことが2020年度中の目標であったが、現時点で達成できていない。しかしながら、長い目で見た場合、今後の試料作成の効率化が達成できているため、今後の計画では研究を前倒しにして実施できることを期待している。機器の故障など当初予定してなかったことは起き得るが、試料作成ができないときは測定環境の整備をする、など時間を有効利用し、研究期間内に目標を達成したい。
今後の研究の推進方策	研究概要にあるように、実際の研究におけるほとんどの時間は機器のメンテナンスと調整に充てられ、実際の試料作製とその評価には時間を割り当てられていない。「試料作製」「評価」「議論」のサイクルをいかに効率よくまわすことが重要である。本研究での現在の差し当たっての課題は「試料作製」にいたるまで多くの時間が割かれていることである。しかしながら、逆にしっかりとした効率的な試料作製プロセスを確立することにより、今後の研究を加速させることができると考えている。たとえばロボットアームによる試料作製プロセスは立ち上げにこそ時間がかかるが、一度確立してしまえば、従来の人が手で搬送していた時間や手間、を削減でき、今後の研究を大いに効率化できることが期待できる。
次年度使用額が生じた理由	次年度使用額が生じた理由今年度の予算計画は多層膜を形成するためのチャンバー増設およびそれに付随する真空機器に充てられることを見越している。実際にはチャンバー増設には現在のチャンバーの成膜データによる検証が必要であり、これなしでは具体的な追加構成を決定することはできない。そのため、十分な検証が実施されてからの機器購入とある予定である。そのため次年度使用額が生じている。使用計画上記理由より、次年度は従来通り、多層膜形成用のチャンバー増設に使用される。