10GHz帯対応共鳴周波数を有する大飽和磁化・超高異方性磁性薄膜デバイスの開発

2011 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 21360145
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 中川 茂樹 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (60180246)
• キーワード: 大飽和磁化 / 高磁気異方性 / FeCoB / 異方性磁界 / 高共鳴周波数 / 磁歪 / 高周波透磁率

研究概要

1.FeCo系薄膜のB,N添加量制御による高残留異方性歪みの実現
成膜後の薄膜に観測される異方的な残留歪みを主に解析した。異方的な残留歪みはスパッタ粒子やターゲットでの後方散乱粒子(反跳高エネルギー粒子)の基板面への入射方向に伸長し、またその直交方向に収縮することを面内X線回折による解析で明らかにした。この伸長収縮効果のB添加量依存性を調べたところ、B添加量が5%程度で残留内部歪みの異方性が最大となった。
2.反強磁性バイアス層の付与および多層化による磁区構造制御
極薄のSi/NiFe層でFeCoB層を分割することにより多層膜を形成したところ、NiFe層の(111)配向度が向上し、FeCoB中のbcc-FeCo結晶子の(110)配向度が向上することがわかった。また、多層化によりプロッホ磁壁の発生が抑制できる磁区制御技術の開発に成功し、垂直磁気記録媒体の軟磁性裏打ち層として適用できる可能性のあることが分かった。
3.膜微細加工の導入とその影響の評価
異方性歪みが顕著な膜厚依存性を示すことから、薄膜堆積・成長機構との関連性があると考えられ、膜堆積の初期段階でレーザ変位計を用いてin-situで膜内部の応力を計測できるシステムの構築に取り組んだ。その結果、極薄膜領域での応力変化の観測には成功したが、変位計の真空チャンバー内での動作に問題があることが分かった。
4.高周波応答の高調波発生の確認
強磁性共鳴特性の評価を膜厚の異なる膜に対して系統的に評価した。基本的には膜の異方性磁界で決まる強磁性共鳴周波数に一致する結果が各膜厚で得られたが、その半値幅は膜厚とともに変動し、膜厚方向の不均一性に基づく共鳴点の分散に基づくものと推論されるが、ダンピング定数の起源と合わせて議論することが重要であることが分かった。

研究成果

• [雑誌論文] 斜方入射スパッタ粒子を利用して作製した高異方性磁界を有するFeCoB膜 (2012)
  • 著者名/発表者名: 中川茂樹
  • 雑誌名: 日本磁気学会誌(まぐね) 巻: Vol.7. No.1 ページ: 26-32
  • 査読あり
• [雑誌論文] Playback performance of perpendicular magnetic recording tape media for over-50-TB cartridge by facing targets sputtering method (2012)
  • 著者名/発表者名: S.Matsunuma, T.Inoue, T.Watanabe, T.Doi, Y.Mashiko, S.Gomi, K.Hirata, S.Nakagawa
  • 雑誌名: Journal of Magnetism and Magnetic Materials 巻: Vol.324, No.3 ページ: 260-263
  • DOI: 10.1016/j.jmmm.2010.12.030
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of laminated crystalline FeCoB soft magntic underlayer for perpendicular magnetic recording tape media (2011)
  • 著者名/発表者名: Shunsuke Gomi, Yasuhiro Mashiko, Kenichiro Hirata, Satoshi Matsunuma, Inoue Tetsutaro, Tsugihiro Doi, Shigeki Nakagawa
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 巻: Vol.109No.7 ページ: 07B746-1-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Growth of mixed phased films of γ-Fe_2O_3 and half metallic Fe_2O_3 using (100) MgO/Fe under layer for spin electronic devices (2011)
  • 著者名/発表者名: Meiling Wang, Shigeki Nakagawa
  • 雑誌名: Journal of Physics : Conference Series 巻: Vol.266 ページ: 012111-1-6
  • DOI: doi:10.1088/1742-6596/266/1/012111
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evaluation of Magnetization Interaction at the Interface between FeCo and TbFeCo for p-MTJ (2011)
  • 著者名/発表者名: Naoaki Miyamoto, Keisuke Mamiya, Shigeki Nakagawa
  • 雑誌名: Journal of Physics : Conference Series 巻: Vol.266 ページ: 012099-1-4
  • DOI: doi:10.1088/1742-6596/266/1/012099
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication of perpendicular magnetic recording tape media with a data capacity of over-50TB using Si/NiFe/FeCoB soft magnetic underlayers (2011)
  • 著者名/発表者名: S.Gomi, Y.Mashiko, K.Hirata, S.Matsunuma, T.Inoue, T.Doi, T.Watanabe, S.Nakagawa
  • 雑誌名: Physics Procedia 巻: Vol.16C ページ: 63-67
  • DOI: 10.1016/j.phpro.2011.06.109
  • 査読あり
• [雑誌論文] FePt ordered alloy films with (001) orientation fabricated with FeCoB soft under layer (2011)
  • 著者名/発表者名: Makoto Tanaka, Syunsuke Gomi, Yuji Ogata, Shigeki Nakagawa
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Magnetics 巻: Vol.47,No.10 ページ: 3151-3153
  • DOI: 10.1109/TMAG.2011.2157111
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhancement of bcc-FeCo(100) crystalline orientation by introducing Oxygen (2011)
  • 著者名/発表者名: Naoaki Miyamaoto, Yuki Kubota, Keisuke Mamiya, Shigeki Nakagawa
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Magnetics 巻: Vol.47,No.10 ページ: 3917-3920
  • DOI: 10.1109/TMAG.2011.2148695
  • 査読あり
• [雑誌論文] FePt films 2 nanometers thick with (001) preferential orientation on a MgO underlayer (2011)
  • 著者名/発表者名: Makoto Tanaka, Yuji Ogata, Shigeki Nakagawa
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 巻: Vol.109, No.7 ページ: 07B716-1-3
  • DOI: 10.1063/1.3549569
  • 査読あり