【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.05.17】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

23TU0118

利用課題名 / Title

ナノグラニュラー磁気光学薄膜の解析

利用した実施機関 / Support Institute

東北大学 / Tohoku Univ.

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

外部利用/External Use

技術領域 / Technology Area

【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）計測・分析/Advanced Characterization（副 / Sub）-

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）次世代ナノスケールマテリアル/Next-generation nanoscale materials（副 / Sub）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed

キーワード / Keywords

ナノグラニュラー薄膜, 磁気光学効果, ナノ構造,光導波路/ Optical waveguide,電子顕微鏡/ Electronic microscope,イオンミリング/ Ion milling,ナノ粒子/ Nanoparticles

利用者と利用形態 / User and Support Type

利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)

池田 賢司

所属名 / Affiliation

公益財団法人電磁材料研究所 新機能材料創生部門

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

伊藤俊

利用形態 / Support Type

（主 / Main）技術代行/Technology Substitution（副 / Sub）-

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

TU-504：超高分解能透過電子顕微鏡
TU-510：イオンミリング装置

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

ナノグラニュラー磁性薄膜は、絶縁体等のマトリックス中に磁性金属ナノ粒子を分散させた構造を有しており、多様な物性を示すことで知られている。我々のグループは、フッ化物系ナノグラニュラー膜が光透過性を示し、大きいファラデー効果を示すことを見出した。ナノグラニュラー薄膜における大きな磁気光学効果は、マトリックス界面近傍の磁性原子の磁気モーメントがエンハンスされることに起因すると考えられる。ナノグラニュラー構造は、ナノ磁性粒子に起因する磁気光学効果を示すため、光透過率を高めることが可能となれば、品質係数の改善を通じて光デバイスへの応用が大いに期待される。本研究では、高い光透過率を有する薄膜の作製を目的として、ナノグラニュラー薄膜とBaFを積層した薄膜を解析した。

実験 / Experimental

積層ナノグラニュラー薄膜の成膜は、BaF₂焼結ターゲットとCoターゲットを用い、Arガス雰囲気においてシャッター制御することにより各層の厚みの異なる試料を作製した。成膜は400℃の加熱雰囲気で行い、膜厚約300 nmの薄膜を作製した。構造解析は、イオンミリングにより作製した試料をTEM観察することにより、薄膜の断面構造を解析し、EDSのマッピング測定を行うことで、積層構造の同定を行った。

結果と考察 / Results and Discussion

CoとBaFから形成された積層ナノグラニュラー薄膜は、as depo.の状態ではアモルファスCoと結晶層BaF₂から形成されたナノグラニュラー層と結晶層BaF₂が積層された構造を有しており、各層の厚みはスパッタ成膜時に想定した値とほぼ等しい値であることが確認された。熱処理を行うと、ナノグラニュラー層中にCo粒子が存在しており、マトリックスのBaF₂の結晶性が高くなっていることが確認された。この薄膜は、熱処理を行うことによりで磁化が増加し、磁気光学応答を示すようになるが、これはCo粒子の粒成長などの微細構造変化に起因していることが明らかとなった。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

成果発表・成果利用 / Publication and Patents

論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)

口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.

1. 池田 賢司，小林 伸聖，荒井 賢一, "Co-BaF/BaF積層ナノグラニュラー薄膜の磁気光学効果", 日本磁気学会第47回講演会、2023年9月29日

特許 / Patents

特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件