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）域壁运动成像方法的开发和应用：软磁性薄膜的磁化过程是由于磁场低时域壁的运动而发生的。我们已经开发了一种通过检测磁探针产生的交替磁力来可视化域壁运动的方法，该磁力会定期接收域壁移动时从域壁产生的磁场。在观察4微米角薄膜薄膜的4微米角度，通过提出一种新方法，将最大检测频率提高到10 kHz左右，其中振幅调制磁场被应用于观察到的样品，并且定期更改了域壁行进的距离。 (2) Development and application of local susceptibility imaging method during the magnetization rotation process With the aim of visualizing the magnetization rotation process, in which the direction of magnetization within the magnetic domain of the observed sample changes to approach the magnetic field direction after the magnetic field movement of the magnetic domain of the observation sample approaches the direction of the magnetic field, last year, by using a technique of applying an amplitude modulation magnetic field to the soft magnetic thin film, which was revealed to be effective去年，我们观察了使用磁性磁性薄膜的磁性记录头的主要磁极部分，并成功地成像了由磁化旋转过程产生的交替磁场，该磁场在100 kHz的频率范围内反映了头部磁化的局部磁敏感性，并以大约10 nm的高空间分辨率为几个GHz。此外，它还成功地可视化了从磁头产生的交替磁场能的流动。 （3）基于波导导向波天线，构建了铁电磁谐振成像法的开发和应用高效的高效交替磁场应用机制，并成功地辐照了观测到的样品，其微波炉均具有近约40 GHz，高达约40 GHz，其辐射效率几乎为100％。当将磁性薄膜用作观察样品时，微波辐射也从薄膜底物的背面获得了成功，从而可以通过铁磁共振对微波吸收进行成像。

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

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

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

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