2016 Fiscal Year Annual Research Report
イオン注入で3nm未満の反強磁性ナノ構造を誘起する新規な超高密度記録媒体の開発
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15H05518
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| Research Institution | Akita University |
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Principal Investigator |
長谷川 崇 秋田大学, 理工学研究科, 講師 (10564742)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 電気・電子材料 / 磁気記録 / ナノ材料 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
当初の研究実施計画に従い、本年度は以下の３項目を実施した。
１．強磁性‐反強磁性相転移を生じる薄膜材料の開発： 次世代の超高密度磁気記録媒体の実現のためには、高い飽和磁化、磁気異方性を有する薄膜材料が必須である。また、イオン注入を用いる微細加工法を適用するには、高い磁化と磁気異方性を有し、かつ強磁性‐反強磁性相転移を生じる新規な薄膜材料を開発する必要がある。昨年度には、L10型FePt-X(X=Mn)薄膜の有用性を示したが、今年度は、新たにX=V,Cr,Ruを合成して評価を行った。その結果、X=Ruでも所望の磁気特性が得られることがわかった。また代替材料として、極めて高い磁化、磁気異方性、交換定数を有する正方晶FeCo薄膜を開発した。今後は、記録媒体として必須の磁気特性（磁化、磁気異方性）の向上や、反強磁性相の室温での安定化（交換定数）の観点から、正方晶FeCo-X薄膜に注力して開発を進める。
２．イオン注入による反強磁性ナノ構造の形成： アモルファス材料中での注入イオンの飛程に関してはモンテカルロ法を用いた精度の良い計算コード（SRIM）が公開されているが、昨年度に上記１で開発したL10型(FeMn)Pt薄膜は、アモルファス構造ではなく(001)面が膜面に対して垂直方向に配向した結晶構造を有するため、注入イオンの飛程は上記の計算結果とは大きく異なった。今年度に上記１で開発した正方晶FeCo-X薄膜も、B2型のbct構造で、上記の(FeMn)Pt薄膜と同様に、(001)面が膜面に対して垂直方向に配向しているため、注入イオンの飛程は計算結果と異なる可能性が高いと考える。
３．反強磁性相と強磁性相との間に働く磁気的相互作用の解明： 反強磁性を示すL10型(FeMn)Pt薄膜と、強磁性を示すL10型FePt薄膜およびCo/Pd積層膜の層間には、交換バイアスは検出されなかった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当事業の研究実施計画では、以下の３項目の実施を予定している。
１．強磁性‐反強磁性相転移を生じる薄膜材料の開発
２．イオン注入による反強磁性ナノ構造の形成
３．反強磁性相と強磁性相との間に働く磁気的相互作用の解明
当初の計画に従い、本年度は上記１、２、３を実施し、論文発表7件（査読有4件、査読無3件）、学会発表14件（国外3件、国内11件）を行ったことから、おおむね計画通りに進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究実施計画に従い、今後は以下の項目を実施する。なお、本研究の一部は学生の卒業論文・修士論文テーマとして実施する。
１．強磁性‐反強磁性相転移を生じる薄膜材料の開発： 理論計算を併用した材料開発を行う。本研究ではL10型FePt-X(X=Mn)薄膜を用いて研究をスタートし、他にX=Ru,Rh,Irでも所望の磁気特性が得られた。また代替材料として、極めて高い磁化、磁気異方性、交換定数を有する正方晶FeCo薄膜を開発した。今後は、記録媒体として必須の磁気特性（磁化、磁気異方性）の向上や、反強磁性相の室温での安定化（交換定数）の観点から、正方晶FeCo-X薄膜に注力して開発を進める。
２．イオン注入による反強磁性ナノ構造の形成： 実験では必要に応じて外部施設の装置を借用して詳細な構造解析を行い、注入イオンの膜中での軌跡、熱処理による拡散係数の変化、規則化メカニズムの解明を行う。特に高速熱処理（瞬間加熱・冷却）による長距離拡散の抑制効果、規則化メカニズムについて詳細に調べる。ナノ構造体の形状及び磁区構造評価には、走査型電子顕微鏡、磁気力顕微鏡、マイクロカー効果顕微鏡等を用いる。
３．反強磁性相と強磁性相との間に働く磁気的相互作用の解明： 実験と理論の両面から、反強磁性相が強磁性ドットの磁化反転プロセスや磁気特性に与える影響を調べる。
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Research Products
(22 results)
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[Presentation] 正方晶FeCoドットパターンの作製と磁気特性2016
Author(s)
長谷川 崇, 金谷 峻介, 風穴 美祐, 石尾 俊二
Organizer
電気学会研究会資料（マグネティックス研究会）(The papers of technical meeting on magnetics, IEEE Japan), MAG-16-213～220, p.p. 7-10 (MAG-16-214) (2016)
Place of Presentation
慶応義塾大学
Year and Date
2016-12-12 – 2016-12-13
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