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。

本研究的目的是开发使用氧化物作为纳米复合薄膜基体的新型功能转换材料。具体来说，我们将制造磁性金属氧化物纳米复合材料薄膜，以开发磁感应功能转换特性，例如隧道磁电介质（TMD）和隧道磁光（TMO）效应并提高性能。今年，即最后一年，我们按照原计划重点开发新的功能转换特性、提高性能并总结迄今为止的研究成果。主要结果有三项。首先，通过对制备的Co-Al2O3薄膜进行热处理，我们控制了薄膜的结构，成功地改善了弱磁场下的TMD效应。具体来说，通过控制薄膜结构，我们能够将相同成分的薄膜在弱磁场 H = 200 kA/m 下的 TMD 效应从 0.04% 提高到 3.0%，提高了 75 倍。第二，我们在TMO效应方面取得了很大进展，目前只报道了一篇报告。具体来说，我们尝试使用椭圆光度法作为评估缺乏基础研究的纳米颗粒结构的光学特性的方法，并通过摸索开始分析，最终确定了Co含量与光学特性之间的关系。结果，我们发现了TMO效应发生的条件，并成功在Co-Al2O3纳米复合薄膜中开发了TMO效应。第三，我们将从氧化物基体的热稳定性角度系统整理博士课程的研究成果，研究氧化钴纳米复合薄膜的磁、电、光性质，包括薄膜结构和各种功能。博士论文总结了这些特征之间的关系。上述结果对于未来生产表现出TMD和TMO效应的磁性金属氧化物介电纳米复合薄膜来说是重要的发现，可以说是推进研究的重要成果。

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