微細探針を用いた直接通電型薄膜透磁率測定システム

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本研究は探針で計測した磁性膜のインピーダンスと透磁率との非線形的関係をもとに薄膜の複素透磁率を最適化処理により求めるものである。(1)透磁率とインピーダンスとの関係を有限要素法にもとづく3次元磁界解析を用いて導出した。その結果、試料サイズとして最低1mm程度の磁性膜であらば、必要な透磁率を求めるために必要なSN比が確保できることがわかった。(2)磁性膜へ端針を接触させて測定する磁性薄膜透磁率測定システムを試作した。端針はネットワークアナライザへ同軸ケーブルで接続し、ネットワークアナライザにより透過・反射パワーなどのSパラメータから上記で得られた透磁率とインピーダンスとの関係式に基づき、最適化処理により磁性薄膜の局所的な複素透磁率を求めた。このシステムを用いてCoNbZr薄膜の透磁率を測定し、理論値とほぼ対応する結果が得られた。(3)本システムの測定結果と研究代表者がすでに開発したシールディッドループコイルによる透磁率計測装置による計測結果を同一試料を用いて比較した。その結果、本手法では高周波電流を薄膜表面に直接通電するため、薄膜表面における磁界強度が大きくなりやすく、これにより透磁率が微小信号の範囲から場合によって外れることを確認した。本システムの開発の要点として、通電する電流量を微小振幅の範囲に抑制することが重要であることがわかった。なお本年度中には査読付き論文は掲載できなかったが、次年度の早い時期に本研究で得られた成果に基づき、論文投稿を行う予定である。