強誘電強磁性探針を用いた磁気力顕微鏡の時間分解能の向上

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強磁性と強誘電性を併せ持つ複合材料を成膜した探針は、電場による磁化の制御等、従来と異なる入出力特性を有するので、将来の機能デバイス材料として注目されている。本研究では、新規な高周波磁気力顕微鏡の重要課題である時間分解能の高い探針の作製に必須となる磁歪合金・圧電体複合薄膜の作製を目的として、RFマグネトロンスパッタリング法を用いてFeCo/PZT系で検討したものであり、主要な結果は以下の通りである。(1)ペロブスカイト型構造を有するPZT単相薄膜を、ターゲット材の組成調整、成膜条件、熱処理方法を最適化することにより作成できた。PZT単相が得られた膜厚の最小値は440nm程度であり、電場印加により膜が変位することを圧電応答顕微鏡により確認した。(2)(1)で得られたPZT単相薄膜にさらにFeCoを成膜した複合薄膜を作製し、電場印加により膜が変位することを確認した。したがってFeCo薄膜部分では圧電歪みを介した磁歪による磁化変化が予想できる。(3)(1)、(2)では膜にクラックが発生しているが、探針サイズより大きなスケールであった。以上の研究結果は、最終目的である電場で磁化を制御可能な磁気力顕微鏡探針の開発につながる結果であり、さらに磁歪合金・圧電体複合薄膜の作製に関する基礎的知見を与えられるものであると考えられる。今後の展望として、PZT膜厚が20〜40nmの薄膜で同様の結果が得られれば更なる時間分解能の向上が期待できる。