高感度・超常磁性探針による超広帯域磁気イメージング法の開発とソフト磁性材料評価

高灵敏超顺磁探针超宽带磁成像方法开发及软磁材料评价

• 批准号: 21H01357
• 负责人: 齊藤 準
• 金额: $ 11.15万
• 依托单位: Akita University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01357/
• 关键词: 磁気イメージング; 高周波磁場; 超常磁性探針; ソフト磁性材料; 磁気力顕微鏡; 交流磁化過程; 磁壁移動; 磁化回転; 高周波

(1)磁壁移動イメージング法の開発とその応用　　ソフト磁性薄膜の磁化過程は、磁場の周波数が低いときには磁壁の移動により起こる。磁壁が移動する際に、磁性体探針が磁壁から発生する磁場を周期的に受けることで発生する交番磁気力を検出することにより磁壁移動の可視化を行う手法を開発した。4ミクロン角のパーマロイ・パターンド薄膜の観察においては、最大検出周波数は研究開始当初の数100 Hzから、観察試料に振幅変調磁場を印加し磁壁移動距離を周期的に変化させる手法を新たに提案することにより最大検出周波数を10 kHz程度まで増加させることに成功した。(2) 磁化回転過程における局所磁化率イメージング法の開発とその応用　　ソフト磁性薄膜に印加する磁場周波数の増加に伴い磁壁移動が終了した後に主となる、観察試料の磁区内の磁化の方向が磁場方向に近づくように変化する磁化回転過程を局所的な交流磁化率の計測により可視化することを目的として、昨年度、有効性を明らかにしたソフト磁性薄膜に振幅変調磁場を加える手法を用いて、ソフト磁性薄膜が用いられている磁気記録ヘッドの主磁極部分を観察し、ヘッド磁化の局所磁化率を反映した磁化回転過程により発生する交流磁場を100kHzから数GHzまでの広い周波数範囲で、10 nm程度の高い空間分解能でイメージングすることに成功した。さらに磁気ヘッドから発生する交流磁場エネルギーの流れの可視化にも成功した。(3)強磁性共鳴イメージング法の開発とその応用　　強磁性共鳴イメージングに必要となる高効率の交流磁場印加機構を、導波管進行波アンテナをベースとして試作し、40 GHz程度までのマイクロ波をほぼ100％の放射効率で観察試料に照射することに成功した。観察試料として磁性薄膜を用いた場合には、薄膜基板背面からのマイクロ波照射にも成功し、強磁性共鳴によるマイクロ波吸収のイメージングも可能にした。

(1)Magnetic wall movement method development and application of magnetic thin film magnetization process, magnetic field cycle number is low, magnetic wall movement is started. When the magnetic wall moves, the magnetic probe generates a periodic magnetic field, generates a cross magnetic force, and visualizes the magnetic wall movement. 4. The maximum detection frequency of the thin film is 100 Hz at the beginning of the study. The maximum detection frequency of the thin film is 10 kHz at the beginning of the study. (2)The magnetization reversal process is characterized by an increase in the number of magnetic field cycles associated with the movement of the magnetic wall, and an observation of the magnetization direction in the magnetic region of the sample. The magnetic field of amplitude modulation in magnetic thin films with high magnetic properties was observed in the main magnetic pole part of magnetic recording medium, and the magnetic susceptibility of magnetization was reflected in the magnetic resonance process. The AC magnetic field was generated at 100kHz and the frequency range was several GHz. The spatial resolution energy was high at 10 nm. The current generation of AC magnetic field generated by magnetic field generation was successfully visualized. (3)Ferromagnetic resonance method of development and use of ferromagnetic resonance technology is necessary, high-efficiency AC magnetic field in the mechanism, waveguide wave in the test, 40 GHz level of electromagnetic wave, 100% efficiency, observation sample irradiation success. When the sample is used, the film substrate is irradiated with a magnetic wave, and the ferromagnetic resonance is absorbed by the magnetic wave.

项目成果

超常磁性探針を用いた交番磁気力顕微鏡による 磁気記録ヘッドの広帯域・高周波磁場イメージング

使用超顺磁性尖端的交变磁力显微镜对磁记录头进行宽带高频磁场成像

• 发表时间: 2022
• 作者: 今 裕史;園部 博，松村 透，齊藤 準
• 通讯作者: 園部 博，松村 透，齊藤 準

超常磁性探針を用いた交番磁気力顕微鏡による垂直磁気記録ヘッドの広帯域・高周波磁場イメージング

使用超顺磁尖端的交变磁力显微镜对垂直磁记录头进行宽带高频磁场成像

• 发表时间: 2022
• 作者: Jia Xiaolu;Feliciani Claudio;Murakami Hisashi;Nagahama Akihito;Yanagisawa Daichi;Nishinari Katsuhiro;鈴木魁智，マカロバ マリナ，園部 博，松村 透，齊藤 準
• 通讯作者: 鈴木魁智，マカロバ マリナ，園部 博，松村 透，齊藤 準

交番磁気力顕微鏡における超常磁性探針の高機能磁気イメージングへの応用

超顺磁尖端在交变磁力显微镜中在高性能磁成像中的应用

• 发表时间: 2022
• 作者: 渡部 樹;高橋 拓海;衣斐 信介;三瓶 政一;巨瀬勝美， 巨瀬亮一， 寺田康彦;齊藤 準
• 通讯作者: 齊藤 準

Evaluation of Microwave-Frequency Magnetic Field Response of MFM Tip Coated by Superparamagnetic Co-GdOx Granular Alloy Film

超顺磁 Co-GdOx 颗粒合金薄膜 MFM 尖端微波频率磁场响应评估

• 发表时间: 2021
• 作者: S. Sato;T. Matsumura;H. Sonobe;H. Saito
• 通讯作者: H. Saito

超常磁性探針を用いた交番磁気力顕微鏡による広帯域・高周波磁場エネルギーイメージング

使用超顺磁性尖端的交变磁力显微镜进行宽带高频磁场能量成像

• 发表时间: 2023
• 作者: 宮﨑誠也;堀豊;齊藤 準，鈴木魁智，マカロバ マリナ，園部 博，松村 透
• 通讯作者: 齊藤 準，鈴木魁智，マカロバ マリナ，園部 博，松村 透