微細磁性体の動的磁区観察と高速磁化反転制御

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本研究の目的は、次世代の大容量メモリとして期待されている磁気ランダムアクセスメモリ(MRAM)素子の実用化をはじめとして、交流磁界中で動作する磁気デバイスの動作機構の解明に必要不可欠となる、磁性体の高速磁化反転動作時の磁区構造観察を実現することである。本年度は、前年度の知見をもとに、磁性体の高速磁化反転のための設計指針を確立することを目的とした。このために前年度行ったストロボ法による繰り返し現象の測定だけでなく、パルス応答に代表される単発現象の高速磁化反転過程の観測を行う必要があり、以下の手順で検討を行った。1.単発現象の観測のため光源を高輝度レーザに変更するとともに、磁性体へのパルス入力とCCDカメラの高速シャッターのトリガ制御を行った。2.この手法を利用した、単発の高速磁化反転現象を観測するための新たな観測システムを構築した。カメラのシャッター速度は最高で5ナノ秒とした。3.この観測システムを用いてメモリ材料をはじめとする様々な磁性材料の高速磁化反転機構を観測し、その原理について検討した。これらによって、メモリ材料として最適な磁性材料の組成、寸法、形状等について検討した。また、回転機用の電磁鋼板材料においては、その不純物と磁化機構の関係を明らかにした。さらに、MHz-GHz帯で駆動される薄膜マイクロ磁気デバイスや、RF IDタグ用のアモルファスリボンの磁化反転機構についても動的磁気観察を行い、不連続な磁壁移動とセンサ出力の関係を明らかにした。