磁性金属－酸化物セラミックスナノコンポジット薄膜の新奇な機能変換材料の開発

磁性金属氧化物陶瓷纳米复合薄膜新型功能转换材料的开发

基本信息

批准号：
20J20172
负责人：
木村萌
金额：
$ 1.6万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は、ナノコンポジット薄膜のマトリックスに酸化物を用いた、新奇な機能変換材料の開発である。具体的には、磁性金属－酸化物ナノコンポジット薄膜を作製し、トンネル磁気－誘電(TMD)効果やトンネル磁気－光学(TMO)効果のような磁気誘起機能変換特性の発現および高性能化を目的とする。最終年度にあたる当年度は、当初の計画通りに新奇な機能変換特性の発現および高性能化、そしてこれまでの研究成果の総括に注力した。大きな成果は３つある。１つ目は、作製したCo-Al2O3系薄膜に熱処理を施すことで膜の構造を制御し、弱磁場におけるTMD効果の向上に成功した。具体的には、報告されている同組成膜の弱磁場H = 200 kA/mにおけるTMD効果0.04%を、膜構造の制御により75倍である3.0%まで向上させることができた。２つ目は、これまで1報しか発現が報告されていなかったTMO効果に関して大きな発展を遂げた。具体的には基礎的な研究が不足していたナノグラニュラー構造に起因する光学特性の評価法として、エリプソメトリー法による解析に挑戦し、手探り状態で解析を始め、最終的にCo量と光学特性の関係性を明らかにした。これにより、TMO効果が発現する条件を見出し、Co-Al2O3系ナノコンポジット薄膜においてTMO効果を発現させることに成功した。３つ目は、博士課程における研究成果を酸化物マトリックスの熱的安定性の観点から体系的に整理し、コバルト－酸化物系ナノコンポジット薄膜における磁気・電気・光学特性について、膜構造および各機能特性の関係を博士論文として総括した。上記の結果は、今後TMD効果およびTMO効果が発現する磁性金属－酸化物誘電体ナノコンポジット薄膜を作製する上での大きな知見であり、研究を進めるうえで重要な成果であると判断できる。

这项研究的目的是使用氧化物作为纳米复合薄膜的基质开发一种新型的功能转化材料。具体而言，本发明旨在产生磁性金属氧化物纳米复合薄膜，并发展和改善磁诱导的功能转换特性的性能，例如隧道磁性磁性（TMD）效应和隧道磁光（TMO）效应。在本年度，最后一年，我们专注于最初计划的新功能转换特征的发展和改善，以及先前研究结果的摘要。有三个主要结果。首先是通过对制备的基于Co-Al2O3的薄膜进行热处理来控制膜的结构，并成功改善了弱磁场中的TMD效应。具体而言，通过控制薄膜结构，将弱磁场H = 200 ka/m的TMD效应提高到3.0％，即75倍，通过控制膜结构提高了75倍。其次，TMO效应有很大的发展，据报道，这仅发生一次。具体而言，我们试图评估由纳米界结构引起的光学特性，纳米结构几乎没有基础研究，使用椭圆法方法，并开始以摸索状态进行分析，并最终揭示了CO和光学特性之间的关系。这发现了发生TMO效应的条件，并成功地在基于Co-Al2O3的纳米复合薄膜中成功地开发了TMO效应。第三是博士论文，该论文从氧化物基质的热稳定性的角度系统地组织了博士程序的结果，并总结了基于钴氧化物的纳米复合薄膜的磁，电气和光学特性的磁性，电气和光学特性，以及膜结构和功能性之间的关系。以上结果是未来的一个很好的发现，用于制备磁性金属氧化介电纳米复合薄膜，其中展示了TMD和TMO效应，并且可以判断为进一步研究的重要结果。

项目成果

期刊论文数量（6）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Co-MgO系ナノコンポジット薄膜の構造と磁気特性に及ぼすスパッタ照射面積の影響

溅射照射面积对Co-MgO纳米复合薄膜结构和磁性能的影响

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Okumura Taiga;Yamaguchi Noriko;Suga Hiroki;Takahashi Yoshio;Segawa Hiroyo;Kogure Toshihiro;木村　萌，曹　洋，青木英恵，大沼繁弘，小林伸聖，増本　博
通讯作者：
木村　萌，曹　洋，青木英恵，大沼繁弘，小林伸聖，増本　博

Co-Al2O3系ナノグラニュラー薄膜におけるトンネル磁気－光学効果

Co-Al2O3 纳米颗粒薄膜中的隧道磁光效应