• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2013 年度 実績報告書

NdFeBおよびナノコンポジット単一粒子の磁化挙動

研究課題

研究課題/領域番号 24360261
研究機関東北大学

研究代表者

北上 修  東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (70250834)

研究分担者 岡本 聡  東北大学, 多元物質科学研究所, 准教授 (10292278)
菊池 伸明  東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (80436170)
島津 武仁  東北大学, 学際科学フロンティア研究所, 教授 (50206182)
柳原 美廣  東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (40174552)
研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
キーワード永久磁石 / NdFeB / ナノコンポジット / 単一粒子 / 磁化反転
研究概要

本計画の最終目標は,ナノサイズNdFeB単結晶粒子の挙動を調べることにより磁化過程を解明し,NdFeB磁石の保磁力が理論値の10%程度にとどまる理由を明らかにすることである.
本年度は,昨年に引き続き上記目標達成に必要な基礎技術の確立を目指した.具体的には,NdFeB薄膜のエピタキシャル成長技術と微細加工技術の確立,さらにはNdFeB磁石粒子の磁化ダイナミクス計測に必要な大振幅高速パルス磁場発生装置の改良を試みた.
エピタキシャル成長に関しては,従来のMgO(001)単結晶/Mo(001)バッファー上にNd中間層を介在させることにより,高品質なエピタキシャルNdFeB(001)薄膜を作製できることを見出した.またNdFeB薄膜の微小ドット加工に関しては,プロセスがNdFeBに与える加工ダメージを系統的に調べ,少なくともミクロンサイズ以上の領域においてその影響が無視しうるレベルにあることを明らかにした.一方,昨年度には異常ホール効果を利用したNdFeB単一ドットの超高感度磁化検出に成功し,並行してその磁化ダイナミクス計測に必要な大振幅高速パルス磁場発生技術を構築した.しかしその最大発生磁場は6kOe程度にとどまっていたが,ブルームラインと直列接続アバランシェトランジスタの組み合わせにより,NdFeBドットの磁化反転に必要な振幅10kOeのパルス磁場の発生に成功した.なおパルス磁場の立ち上がり時間もナノ秒レベルにまで短縮し,ナノ秒オーダーで起きる反転核生成,そしてその伝播を観測できる見通しが得られた.
次年度は,本年度までに築きあげた要素技術をベースに,NdFeB単一粒子の磁化挙動に関する研究を進める予定である.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

本研究の目的を達成するには,研究試料の作製(高品質単結晶薄膜と微小ドット作製)と新規な実験計測技術(ナノ秒オーダー大振幅高速パルス磁場発生装置,超高感度磁化検出システム)の構築が必須である.当初の計画通り,本年度までにこれらの基本要素技術を立ち上げることができ,本研究は全体として概ね順調に進展しているものと判断される.以上の検討に加え,本研究の過程において,NdFeBの磁化反転に関し重要な情報を与えると思われる新たなアプローチもスタートさせた.それは磁気粘性と動的保磁力の挙動を基に磁化反転過程を調べる試みで,本年度までに理論的定式化と実験方法の策定を終えることができた.

今後の研究の推進方策

当初の予定通り計画を遂行する予定である。
本研究の第一の目的はNdFeB磁石の磁化反転機構を明らかにすることである.そのために当初の計画通り,新たに確立した高品質エピタキシャル薄膜成長技術そしてドット微細加工技術によりNdFeB単結晶ドットを作製し,独自に構築した単一ドット磁化ダイナミクス計測システム(高速大振幅パルス磁場発生装置と高感度磁化検出システム)により磁化反転ダイナミクスを明らかにする.この知見により,NdFeB永久磁石の保磁力が理論値(異方性磁場)に比べ約一桁低い原因を突きとめられる可能性がある.
本研究の第二の目的は,ナノコンポジット系の磁化反転ダイナミクスを明らかにすることであるが,上述の試料作製技術と磁化ダイナミクス計測システムを適用して検討を進める予定である。

次年度の研究費の使用計画

研究に使用予定の単結晶基板とスパッタターゲットの納期が遅れたため.
納期が遅れた基板およびターゲットは年度早々に納入予定.本年度購入予定分と合わせて研究を行う予定.

  • 研究成果

    (32件)

すべて 2013 その他

すべて 雑誌論文 (11件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (20件) (うち招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Stoner–Wohlfarth Like Magnetization Switching in Very Small Co/Pt Nanodots under the Assistance of Radio Frequency Magnetic Field2013

    • 著者名/発表者名
      Masaki Furuta, Satoshi Okamoto, Nobuaki Kikuchi, Osamu Kitakami, Takehito Shimatsu
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 6 ページ: 053006-1~4

    • DOI

      10.7567/APEX.6.053006

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Microwave assistance effect on magnetization switching in Co-Cr-Pt granular film2013

    • 著者名/発表者名
      S. Okamoto, N. A. Hotta, M. Furuta, O. Kitakami, T. Shimatsu
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 103 ページ: 202405-1~4

    • DOI

      10.1063/1.4830364

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Pulse Rise Time Dependence of Switching Field of Co/Pt Multilayer Dot2013

    • 著者名/発表者名
      N. Kikuchi, Y. Suyama, S. Okamoto, O. Kitakami
    • 雑誌名

      ELECTRONICS AND COMMUNICATIONS

      巻: 96 ページ: 9~14

    • DOI

      10.1002/ecj.11569

    • 査読あり
  • [雑誌論文] High permeability and electromagnetic noise suppression characteristics of Fe-B-P sub-micron particle chains and their composites with NiZn-ferrite nanoparticles2013

    • 著者名/発表者名
      C. Yao, Y. Shimada, S. Muroga, G. W. Qin, S. Okamoto, O. Kitakami, Y. Endo, M. Yamaguchi
    • 雑誌名

      JOURNAL OF ALLOYS AND COMPOUNDS

      巻: 554 ページ: 414~418

    • DOI

      10.1016/j.jallcom.2012.11.157

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Crystal structures and magnetic properties of epitaxial Co–W perpendicular films2013

    • 著者名/発表者名
      J.-J. Wang , Y. Tan , C.-M. Liu , O.Kitakami
    • 雑誌名

      Journal of Magnetism and Magnetic Materials

      巻: 334 ページ: 119~123

    • DOI

      10.1016/j.jmmm.2013.01.019

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 磁性微粒子の相安定性,磁化挙動,そして磁気記録への応用2013

    • 著者名/発表者名
      北上修
    • 雑誌名

      日本磁気学会誌 まぐね

      巻: 8 ページ: 71~79

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 垂直磁化磁性体におけるマイクロ波アシスト磁化反転2013

    • 著者名/発表者名
      岡本 聡
    • 雑誌名

      電子情報通信学会 技術研究報告

      巻: CPM2013 ページ: 4-1~7

  • [雑誌論文] Co/Ptナノドットアレイを用いたマイクロ波アシスト磁化反転とその反転挙動2013

    • 著者名/発表者名
      古田正樹, 岡本 聡, 菊池伸明, 北上 修, 島津武仁
    • 雑誌名

      電子情報通信学会 技術研究報告

      巻: MR2013 ページ: 5-1~6

  • [雑誌論文] マイクロ波アシスト磁化反転における解析的考察と実験検証2013

    • 著者名/発表者名
      岡本 聡, 菊池伸明, 古田正樹, 北上 修, 島津武仁
    • 雑誌名

      電子情報通信学会 技術研究報告

      巻: MR2013 ページ: 5-1~8

  • [雑誌論文] Co/Ptナノドットアレイを用いたマイクロ波アシスト磁化反転実験とその反転挙動解析2013

    • 著者名/発表者名
      古田正樹, 岡本 聡, 菊池伸明, 北上 修, 島津武仁
    • 雑誌名

      電気学会 マグネティクス研究会資料

      巻: MAG-13 ページ: 071-1~6

  • [雑誌論文] Co/Ptナノドットにおけるマイクロ波アシスト効果のサイズ依存性2013

    • 著者名/発表者名
      古田正樹, 岡本 聡, 菊池伸明, 北上 修, 島津武仁
    • 雑誌名

      電気学会 マグネティクス研究会資料

      巻: MAG-13 ページ: 132-1~6

  • [学会発表] RISE TIME EFFECT ON MAGNETIZATION REVERSAL OF CO/PT MULRILAYER NANODOTS BY NANOSECONDS PULSE FIELDS2013

    • 著者名/発表者名
      N. Kikuchi, S. Okamoto, M. Furuta, O. Kitakami, T. Shimatsu
    • 学会等名
      14th Magnetics and Optics Research International Symposium
    • 発表場所
      大宮
    • 年月日
      20131202-20131205
    • 招待講演
  • [学会発表] Curie temperature and magnetic anisotropy for L10 type Fe-Pt-Cu single crystal films2013

    • 著者名/発表者名
      T. Moriya, H. Nakata, K. Komiyama, S. Okamoto, N. Kikuchi, O. Kitakami, T. Shimatsu
    • 学会等名
      58th Annual Conference on Magnetism and Magnetic Materials
    • 発表場所
      アメリカ・デンバー
    • 年月日
      20131104-20131108
  • [学会発表] Grain segregation and uniaxial magnetic anisotropy for L10 type FePt-X (X=SiC, TiC) films on FePt-C template2013

    • 著者名/発表者名
      H. Kataoka, H. Kikuchi, A. Furuta, K. Tsumura, N. Kikuchi, S. Okamoto, O. Kitakami, T. Shimatsu
    • 学会等名
      58th Annual Conference on Magnetism and Magnetic Materials
    • 発表場所
      アメリカ・デンバー
    • 年月日
      20131104-20131108
  • [学会発表] Granular nanostructure and magnetic characteristics of FePt-MOx/FePt-C (M = Ti, Si) stacked granular films2013

    • 著者名/発表者名
      T. Ono, T. Moriya, M. Hatayama, N. Kikuchi, S. Okamoto, O. Kitakami, T. Shimatsu
    • 学会等名
      58th Annual Conference on Magnetism and Magnetic Materials
    • 発表場所
      アメリカ・デンバー
    • 年月日
      20131104-20131108
  • [学会発表] Growth of highly oriented Nd-Fe-B films and its magnetization reversal behaviors2013

    • 著者名/発表者名
      R. Goto, K. Kadonosawa, S. Okamoto, N. Kikuchi, O. Kitakami
    • 学会等名
      58th Annual Conference on Magnetism and Magnetic Materials
    • 発表場所
      アメリカ・デンバー
    • 年月日
      20131104-20131108
  • [学会発表] Magnetic anisotropy and order structure of (001) textured L10-FePt polycrystalline films deposited on MgO seed layers2013

    • 著者名/発表者名
      A. Hotta, T. Ono, M. Hatayama, K. Tsumura, N. Kikuchi, S. Okamoto, O. Kitakami, T. Shimatsu
    • 学会等名
      58th Annual Conference on Magnetism and Magnetic Materials
    • 発表場所
      アメリカ・デンバー
    • 年月日
      20131104-20131108
  • [学会発表] Switching field and critical frequency distributions on microwave assisted switching in Co/Pt nanodot array2013

    • 著者名/発表者名
      M. Furuta, S. Okamoto, N. Kikuchi, O. Kitakami, T. Shimatsu
    • 学会等名
      58th Annual Conference on Magnetism and Magnetic Materials
    • 発表場所
      アメリカ・デンバー
    • 年月日
      20131104-20131108
  • [学会発表] Switching field reduction of Co-Cr-Pt granular film under the assistance of rf fields2013

    • 著者名/発表者名
      S. Okamoto, N. Kikuchi, A. Hotta, M. Furuta, O. Kitakami, T. Shimatsu
    • 学会等名
      58th Annual Conference on Magnetism and Magnetic Materials
    • 発表場所
      アメリカ・デンバー
    • 年月日
      20131104-20131108
  • [学会発表] Time dependent coercivity of granular media in a time scale from nanosecond to sub-millisecond regime2013

    • 著者名/発表者名
      N. Kikuchi, A. Hotta, K. Kadonosawa, M. Furuta, S. Okamoto, O. Kitakami, T. Shimatsu
    • 学会等名
      58th Annual Conference on Magnetism and Magnetic Materials
    • 発表場所
      アメリカ・デンバー
    • 年月日
      20131104-20131108
  • [学会発表] ESTIMATION OF PERPENDICULAR ANISOTROPY AND GILBERT DAMPING CONSTANT OF Co/Pt MULTILAYERS USING TRMOKE2013

    • 著者名/発表者名
      K. Adachi, T. Kato, S. Okamoto, N. Kikuchi, O. Kitakami, S. Iwata
    • 学会等名
      58th Annual Conference on Magnetism and Magnetic Materials
    • 発表場所
      アメリカ・デンバー
    • 年月日
      20131104-20131108
  • [学会発表] Co/Pt ナノドットのマイクロ波アシストにおける 反転磁場分散と臨界周波数分散2013

    • 著者名/発表者名
      古田正樹, 岡本聡, 菊池伸明, 北上修, 島津武仁
    • 学会等名
      日本磁気学会
    • 発表場所
      札幌
    • 年月日
      20130903-20130906
  • [学会発表] Co/Pt 多層膜のダンピング定数のCo 層厚依存性2013

    • 著者名/発表者名
      草薙勇作, 岡本聡, 菊池伸明, 北上修, 加藤剛志, 岩田聡
    • 学会等名
      日本磁気学会
    • 発表場所
      札幌
    • 年月日
      20130903-20130906
  • [学会発表] Co/Pt 多層膜の垂直磁気異方性とダンピング定数2013

    • 著者名/発表者名
      足立寛太, 加藤剛志, 岡本聡 , 菊池伸明 , 北上修 , 岩田聡
    • 学会等名
      日本磁気学会
    • 発表場所
      札幌
    • 年月日
      20130903-20130906
  • [学会発表] L10-FePt 垂直磁化膜の一軸磁気異方性の膜厚依存性2013

    • 著者名/発表者名
      堀田明良, 小野拓也, 島津武仁, 菊池伸明, 岡本聡, 北上修
    • 学会等名
      日本磁気学会
    • 発表場所
      札幌
    • 年月日
      20130903-20130906
  • [学会発表] マイクロ波アシスト磁化反転におけるCo/Pt ドット径依存性2013

    • 著者名/発表者名
      古田正樹, 岡本聡, 菊池伸明, 北上修, 島津武仁
    • 学会等名
      日本磁気学会
    • 発表場所
      札幌
    • 年月日
      20130903-20130906
  • [学会発表] 永久磁石の磁化反転実験のためのナノ秒パルス磁場発生装置2013

    • 著者名/発表者名
      門ノ沢和也, 菊池伸明, 後藤龍太, 岡本 聡, 北上 修
    • 学会等名
      日本磁気学会
    • 発表場所
      札幌
    • 年月日
      20130903-20130906
  • [学会発表] 高配向Nd-Fe-B スパッタ薄膜の作製と磁化反転挙動2013

    • 著者名/発表者名
      後藤龍太, 門ノ沢和也, 岡本聡, 菊池伸明, 北上修
    • 学会等名
      日本磁気学会
    • 発表場所
      札幌
    • 年月日
      20130903-20130906
  • [学会発表] FREQUENCY AND SIZE DEPENDENT MICROWAVE ASSISTED MAGNETIZATION SWITCHING IN CO/PT NANODOT2013

    • 著者名/発表者名
      S. Okamoto, M. Furuta, N. Kikuchi, O. Kitakami, T. Shimatsu
    • 学会等名
      24th MAGNETIC RECORDING CONFERENCE
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      20130820-20130822
    • 招待講演
  • [学会発表] マイクロ波アシスト磁化反転における解析 的考察と実験検証2013

    • 著者名/発表者名
      古田正樹, 岡本聡, 菊池伸明, 北上修, 島津武仁
    • 学会等名
      電子情報通信学会 磁気記録・情報ストレージ研究会
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      20130621-20130621
  • [学会発表] マイクロ波アシスト磁化反転における解析的考察と実験検証2013

    • 著者名/発表者名
      岡本聡, 古田正樹, 菊池伸明, 北上修, 島津武仁
    • 学会等名
      電子情報通信学会 磁気記録・情報ストレージ研究会
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      20130621-20130621
  • [備考] 東北大学 多元物質科学研究所 業績データベース

    • URL

      http://db.tagen.tohoku.ac.jp/php/db/view.php

URL: 

公開日: 2015-05-28  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi