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ナノ磁性ドット規則配列格子の磁気的挙動の解明と超高密度メモリーへの応用

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(1)

ナノ磁性ドット規則配列格子の磁気的挙動の解明と

超高密度メモリーへの応用

著者

北上 修

(2)

ナノ磁性ドット規則配列格子の磁気的挙動の解明と

起高車度メモリーへの応用

(研究幕JL番号13555087)

平成13年慶一平成15年度科拳研究費補助金(基盤研究tBH2))

研究成果報告暮

平成16年3月

研究代表者  北上 修

(東北大手多元物質科学研究所助載授)

(3)

はしがき

将来の超高癖度磁気記録を実現するには,メモリー構成単位の微細化が要求される

が,一方でこのような微細化は熟練乱によるメモリー状態(掛ヒ状態)の消失を引き

起こす.こうした相反する事件を同時に満足し超高車度記舟を実現するには,高い礎

気兵力性エネルギーを有するナノ粒子の開発が不可欠になる.更に,高い倍号品質を

維持するには.均質なサイズのナノ粒子を二次元的に規則正しく配列させる必要もあ

る.おそらく,将来の超高密度メモリーは,規則配列した1個l佃のナノドットに1

ビットの情報を担わせる究極の方向に進化していくであろう.こうした背景を基に,

我々は微細加工したナノドット規則配列格子を用い, 1ビット/ドット紀魚の原理実

鼓を実証してきた.しかし,実際の応用に向けては数多くの基本的艶短が山積してい

る.最も大きな問題臥磁性体をナノサイズにまで微細化した際に,どのような碇気

的・熱的挙動を示すかということである.これらの基本的な問鳥を明らかにし,更に

その知見をペースにテラビット/ineh2級の超高密度メモリーを実現するための技術

課蔦及び具体的解決策を明らかにすることが本研究の狙いである.

研究細

研究代表者:北上 修(東北大学多元物質科学研究所助教授)

研究分担者:岡本 聡く東北大学多元物質科学研究所助手)

研究分担者:島田 寛(東北大学多元物質科学研究所教授)

研究分担者 二 深道和明(東北大学大学院工学研究科教授)

研究分担者:萩野谷千積(株式会社日立製作所研究員)

研究協力者

指宿隆弘菊池伸明,宮崎孝道,大森鉄平,田口潤,山口洋,

佐藤公宜,藤慶彦      (東北大学大学院工学研究科)

交付決定額線分8O      (金額単位:千円)

直接経費 亊I

ィニ

N

合計

平成1-3年度 唐テ3

0 唐テ3

平成14年度

c

0

鵜2

平舷15年度

カニ

0

総計

"テC

0

"テC

1

(4)

研究発表

(1)学会態等【米印は本研究と特に関連の深い内容で,これらの論文のみを成果論文

として収魚した. I

1. 0批打Ⅳ&, K&td et d.

Thermodyn-ic cdcuhdo舶Of ph8錐equilibriad Coir-Pt temp sygtem wd JnaPeticdly

induced phSe sqpar8tion i鵬othe fcc md hqp phscS

JournAl ofMapedSm aJtd M喝netic M&tedds 236, 220-233 (2001)・

2.■ Koike, K拡uyuki et d.

M喝netic blcM;k my for pdtemed m喝n血medi&

Applied PhySicsLet(er8 78, 784 (2001 )・

3. Kitakd, 0姐mu et d.

I," tcmper8ttqe O-debs ofLlo・CoPtthin Glms proJnOted by Sn・ Pb・ Sb・ aJld・Bi

Applied Physics Letters 78, 1 104 (2001)・

4.■ Cd, Jim Wq et d・

L8rge COerdyity的d sdb血sotropy in MP/Co皿山tihyer RIms

physicd Review B 63, 104418-I-8 (2001)・

5.恥Tetsuo et A.

Enhnced phase SCPrdon of m呼etic grzLnulq Glms

Joumal ofMagnedsm aJld M呼etic Mderids 235, I 65-I 68 (2001)・

6.及川,勝成他

C。基合金の磁気的に誘起される2相分脈こ関する熱力学計算

日本応用磁気学会誌25, 478485 (ユool).

7.島田,寛他

白金族礎性合金の高密度記録媒体および高機能磁気素子-の応用

日本金属学会報まてりあ40, 247-251 (2001).

8.島田,寛

ナノスケール磁性体の現状と問題点

日本金属学会報まてりあ40, 770-773 (2001).

9.●北上惨他

Ll.<Co, FePナノ構造薄膜媒体の開発に向けて

日本金属学会報まてりあ40, 7もト791 (ユool)・

10.8肋hi, Nobuaki et A.

verticd m喝netization pro俳SS in sub-microJl Permdloy disks ⅡⅡE Transactions oA MaPetics 37, 2082-2084 (2001)・

ll.書Ibusuh ThhhiFO et A.

M8gnetic amisotrDPy Wd behviors ofFe nanOParticles

Ⅱ王EE TmJVS&Ctjons on M堺etics 37, 2223・2225 (2001 )・

12.+加hki, Tdkahiro et d.

sydesis of Col.gPtx alloy丘ne pJbdeswith high・ccqdvity Ⅱ荘E Thansdons on Mpetics 37, 1295-1297 (2001)・

(5)

13.+ Jbu恥ki, Tdhhiro et d.

M呼etic chr8Ctedz&tion of CchPt pJticle叩rOduced by sputted喝(invited) Scdpb M鵬eddiA糾, 1327-1331 (2001)・

14.■叫Ⅵ血ndn etd.

Nucleadon aJtd弧曲ilalion of mapetic vodces in sub-micmn FdN:1 dots

zEEE Truwctions oA M8gnetics 37, 2088-2090 (200 1 )・

15. Etldo, YaMhi et d.

Lowedng oforderins temper8turefor ftt・FePt in rent muJtilayerS

Joumd ofAppJied Physics 89, 7065-7068 (200 I)I

16.+ Obm如, S如Bhi e( d.

E血cement of urthcc弧iwtropy of Co仇Pd multil&y耶by Stu addition

Joumd of Applied Physics 90, 40854088 (2001)・

17.I Ⅹ丸山姐mi, 0姐mu et al.

on mapetization -紺Sd ofCかCr丘ImSwith peFPendicuhl Wisotropy

JaP姐eSe Joumd ofApplied Physics 40, 4019■022 (200 1)I

18. OihwQ, K&tsumiet d.

prediction of m卵血11y induced pbse 8ePar血on iA Coir-based mapetic r∝Ording

medi&

Applied Physics山北耶79, 644-646 (200 1).

19. Y岬Chi, H祉○血i et d・

Etfects orb and C on the ordering ofLlo-Copt thin Glms

Applied PhysicsLetters 79, 2001-2003 (2001)・

20.I Kikuchi, Nobuaki ct d.

vetticd bi-stable switching of spin vortex in a circuhr m喝netic dot Jour仙l of Applied Physics 90, 6548・6549 (2001)・

21.遠藤,恭他

多層化によるFe-Pt Ll.相の低温合成

日本応用磁気学会軌25, 835・838 (2001).

22.岡本,聡他

水素雰囲気中のPd/CdPd三層膜の磁気特性

日本応用磁気学会誌, 25, 839;342 (2801).

23.●阪土樽充他

Md)下地膜上のFOt極薄膜の初期成長過程

日本応用礎気学会誌, 25, 847-850 (ユool).

24.●菊池,伸明他

coJPd人工格子ドットの磁気特性

日本応用磁気学会弘25, 859-862 (2001).

25.+ Novosad, Vdentin et d.

E触ofiderdot m喝戚ostdc iderdon otL叫Petization r印qs一l iA Circuhr dot Frays

Phyicd Reyiew J1 65, 060402- 1- 4・(2002)・

(6)

3-2番.I Shim&, Hi糾hi et A.

M8Petizdon rqqsd iJl mQPetO細山cdly coupled dot amys

Joumd of Applied Physics 91, 6952・6954 (2002)・

27.● Ok肌OtO, S鉱oShi et d.

chemicd-rdqJependent m喝n血血tmpy and ・exBChaJIge BtiJhess wnsht Of Fat

(00l ) epitaxi81 61mS

physicd Review B, 66, 024413-lJ9 (2002)・

28.蝕帥叫K&t如拙d et d.

M呼Ietically induced twt>phaBC SePaTdon in Co-Ge aJld Co-Si systems

Joumd ofMapedsm wd M8gnetic M&tedds 239, 40914 1 1 (2002)・

29.● OkがnOtO, Sdoshi. ct A.

EnhLnCemCtlt Of叫耶tic 8nisotmpy ofhydroscutcd Pd/CoJPd bihy耶

Joum8I ofMapedsm aJId M喝批tic Mdedds 239, 3 13・315 (2002)・

30. S血, Takeshi et d.

・故血gow血8nd Llo ordedng in FdPt-SiO2 grmLq丘Ims

Jourml ofM喝ndsm a M8Petic M鉱eridi 239, 3 10-3 12 (2002)・

31. OihwQ, K瓜肌∬i et d.

Tbmodymmic c81cutdions orthe eq5ct of A zLnd T8 0n naPeticdly induced phse

S印血on in Co{-」Pt dbys

Applied Physics L伽80, 2704-2706 (2002)・

32.書紬mi, 0弘mu et d.

A simple andysisfor m喝netic bebviors of exchanScQOuPled granular/cozttittucus

perpchdicdar mapcdc一ccordi喝mCdi&

JapaJleSe Joumd of Applied Physics 41, L455457 C2002)・

33.●甲野藤,其他

高密度パターンドメディア用磁性微粒子アレイの作製

日本応用健気学会鈷26, 243-247 (2002).

34.宮崎,草道他

tli下地によるFdPt規則相の低温合成

日本応用確気学会誌26, 430432 (2002).

35.書ShimもHisd et A.

piming of m喝netic vort既inmicrof&bric8ted perndloy disk

Jotmal of Applied Physics 92, 1473-1476 (2002)I

36.●菊池,伸明他

スピンボルテクスのbi-st&ble磁化反転

日本応用健気学会誌26, 188-194 (2002).

37.●北上修他

Ll.-FdPt微粒子薄膜の作製

日本応用健気学会速26, 1047-1053 (2002)I

38.岡本,聡他

パターンドメディアの技術動向

マテリアルステージ2, 1-6(2002).

・4

(7)

39. YoshihTa, Akin et d.

BriIIouin light SCattedng如m spin w&veS in ep血血I hcp Co丘Ims

Physicd Reyiew 8 67, 134435-1-7 (2003)・

40.● OhJnOtO, S鵬血i.et aJ.

size dependence of maPedc properties aJId switching behayior in FePt L lo n弧OPrdcles

Physicd Review a 67, 094422- I -7 (2003)

41.I Bt血, 0弘mu et d.

Enerw baJTier enhaJICed by higherdrder mapetic肌血tTtlPy terms

JapJleSe Joumd of Applied Physics 42, L455・I^57 (2003)・

42.8 Kikuchi, Nobuaki et A.

sensitivc dctecdon of imyersible switchiI噂in 8 Single FePt naJI0-Sized dot

Applied PhysicsLetters 82, 43 13 (2003)I

43.+岡本,聡他

磁性体の熱揺らぎ評価

日本金属学会報まてりあ42, 1047-1053 (2003).

44.I Ⅹ止血mi, 0姐mu et d.

Enerw barrier enhJICed by higheトOrder Tn4Petic misotzt)py tons

Japanese Jourml of Applied Physics 42, L455・L457 (2003)・

45. Oihwa, K8t知血et A.

M喝ndicdly iJlduced ph紙SePamtion and magnetic properdes ofCchMo HCP structure

thiAfiIms

Applied PhysicsLett耶83, 966 (2003)I

46. Yqchi, hoshi ct A.

Magndicmisotropy energy ofLlo Copt-tl thin Glms elongated c-axis

Matedd Ttansactiotu 44, 1 5 14 (2003).

47. thdo, YaSuShi et 81.

study ofthc low temperature ordering ofLlo Fe・Pt iJ) FdPt multihyefS

Journd of Applied Physics 94, 7222-7226 (2003)・

48. MiyaEaki, Takamichi et・d.

F&bric8tion of two一也mensioJlal assembly ofLlo FdPt naJIOpa血icles

JouJd of Applied Physics 93, 7759-7761 (2003)・

49. Shimadq, Yutah et d.

F8brication oftw0-dimensional assembly ofLl (0), FePt pardcles

Joumal ofM轡Ietism 皮 M喝nedc Matedds 262, 3291338 (2003)I

50. Shim叫Takel血o ctal.

Developm細ofultr8・highdensity perpendiculq recording media Onvited)

proceedings of htemationd Symposlum On Ultra-fhghDensity Spimic Stomge Systems

22-27 (Send8i, October 2003).

51. Shimatsu, Takehito ct d.

Lqge perp也dicuhr m呼Ietic anisotmpy ofCoPtCrJRu Glmsfor gzLnuht-type perpendicul町nedi&

(8)

hdinp of bernAIiond Symposium on tJItr&-thghD仇8ity Spimic Storqe Systems

(Sendd. Octobq 2003)I

52. OkAfnOtO, Sdo8hi et d.

Amiotropy Geld ofFdPt ・L lo nanoprticle8 CO鵬mlled by inBertion of very thin Pt hyer

J血m山fPhydGS; CoTdensed M伽, 16, 2109-21 14 (2004)・

53. Kithi, 08aJnu et d.

shamck reldiotIfor perpendicuhr recording medi&with軸her・order m耶tic amiotFOPy terTEL8

JapaJIeSe Jbumd ofApplied Physics 43, Ll 15・Ll 17 (2004)・

54. Shim&tsu, Thkehito et d.

tLghperpendiculq m卵icAni80trOPy Of CoPtCrJh Glmsfor ganuhr-type

perpcndiculq rc60rding media

Ⅱ荘E Trws. M岬. (ill Press)

55. 1もmo, TomobzAl d d.

ob附'don ofnqnetic dotndn stmcbre ill FdWOOl)氏lms by electron blog叩hy肌d

Lorentz:micFOSCOpy

Maledd TraJISdons (iJ) press)

56.桜井,伴明他

zt10下埠上におけるLl. FdPt (001)優先成長

日本応用礎気学会社(印刷中)

57.顔,康彦他

Llo FePt (001) C軸配向の熱処理条件依存性

日本応用磁気学会誌28, 245-248 (2004).

58.佐藤,公宜他

coIMo, W合金薄膜における舷気相分離

日本応用碇気学会誌28, 376-379 (2004)I

(お口虜発表

1. Qin , Gaowuetd.

corr血ion of mapctic properties of Co/Cr thh Blmswith gain botmdary diLhion

日本金属学会詳痕概要883 (千葉, 200173).

2.島田,寛他

FePt-SiO2グラニエラー薄膜の粒子成長と規則相形成過軽

日本金属学会講演概要894 (千葉, ユool/3).

3.遠藤,恭 他

多層化によるLl.FdPt-SiO2相の低温合成メカニズム

日本金属学会兼演概要895 (千葉, 2001/3).

4.岡本,聡 他

水素芳田気中のPd/CdPd三層膜の構造と礎性

日本金属学会諌演概要900(千葉, 200l/3)・

6

(9)

5. 1GlmChi, Nobuaki et d_

Ⅵ加cd mqpetization pro∝舶iJI Sub-Jnicron Perndloy disks

The 8thJoint MMM-htermq Conference, EY・03 (S肌Antomi0,血札岨け2001 )・

6. 1Glmchi, Nobuaki et d.

Mapetic switching zLndthcmd std}ility of sing)e-domin Co肋muJdhyq dot mrs

The 8thJoint MMM-htermag Conference, FA-07 (SanAntonio, JamaJY 2001)・

7. Ibusuki,他山ro et d.

Mqpetic wisotropy aJld beh&vior8 0fFe n肌OPrticles

The 8thJoint MMM-Ⅰ鵬ennag Confqence, EXJO9 (S弧Antonio, JwuaJY 200 1 )I

8, busuki, Thhhiro et d.

SyndleSi8 0f Col,丸dloy fine prticleswith highwcivky

The 8thJoint MMM-lntcrm喝Confercnce, GC-12 (SmAntonio, JaJluq 2001)1

9. Endo, Yasushi et A,

Lowedns of ordering temPerahrefor ftt・FdPt in FefPt nultilyaqs

The 8th Joittt MMM・bertnAg Confcrmce, DP一朗(SaJI A鵬onio, Janu打y 200 1)・

10. Novo弘也Ⅶe血et d.

Nucle8tion肌d wAihihtioJ) Of m喝netic vordces in sub-micron FeNi dots The 8thJoht MMM-1鵬erm喝Conference, EYJ7 (S弧A此onio, JaJluaJy 2001)・

1 1. °in, G的Wu et・d

lmprovemeJ)I Of mapetic propcrdes of JnaPedc rc60rdins media via graiJl botmdaJY

di瓜sion

2001 MRS Spring Meeting (S肌Frwcisco, May 2001)・

12. 0枚8Wa, Katstnari et d.

MaPetic8Ily induced two-phse sepJdon in C0-Ge aJId Co-Si systeJnS

hernatioAd Symposium on Physics ofMapdic Mate血Is ISPMM 2001 (Taipei, 2001/5)・

13. Okamoto, Saloihi et d.

ti.gPaTtment Of magnetic &ni sotropy of hydTOgenated Pd/CoIPd tdhyers

htemdonal Symposium on Physics ofhhLgnCtic M如edds ISPM ユool (Taipei, 200 I/5)・

14. Sdto, Takeshi et d.

伽in gow血aJld LIB ordehs in FePt-SiO2 ganulaJ- Glms

htcmadonal Symposium on Physics ofM喝netic Matedds ISPMM 200 1 (Taipei, 200 1/5)・

15. Oihwa,鮎ts血et d.

ThernodynAmic dIcul如onsfor effects of B and Ta on magnetically-induced phse

separ&don in Co・Cr・Pt dloys

46thAmual Conferenα on M柳etism & M喝netic M8te血ls, BC-03 (Scdltde, November

2001).

16. Shima, Hisashi et al.

Couecdve mapetizadon reversd in m堺etOStadc811y coupled dot amys

4♂Amud Conference on M喝netism 皮 Magnedc Matedds, AP・01 (Se8de, November

2001).

17.菊池,伸明他

微小磁性体のbi-st&ble液化反転(招待)

(10)

El A応用碇気学会第119回研究会資料r敢′)、確性体の物性J 17-23 (京軌2001/3)・

18.指宿,隆弘 他

co, cDPt牡粒子の合成と磁気異方位の評価

電気学会マグネテイクス研究会資札MAOJ1-34 (仙台, 2001/3)・

19. hnamno, Tdk舶h et d.

si L23 emi88ion spectra qom the interLhces in肌tiferrom喝neticdly coupled Fe/Si

multu&yers

Wl 13 htternAtioml Conference Otdy, 2001).

20.及川,勝成他

cAuM法によるCo{r基合金の磁気帝起2相分離の予耕(招待)

日本応用礎気学会マイクロ磁区研究会(東京, 2001/6)

21.馬汝,順一 他

プリルアン散乱による単続晶Co薄膜のスピン波分光J

スどこクス研究会01-2-26 (松島, 2001〝)

22.佐藤,栄邦 他

プリルアン散乱による単結晶co薄膜のスピン波分光n

スどこクス研究会01-2-27 (松島, 2001n)

23.吉原,章 他

Fo.Aト0グラニュラー膜のスピン波プリルアン散乱

スどこクス研究会01-2・28 (松島, 200l/7)

24.岡本,聡 他

ホール効果によるFdPt-Ll.(001)膜の磁気異方位評価

日本金属学会講演概要524 (福岡, 2001/9).

25.及川,勝成 他

高密度記録用Co基合金の礎気相分鮭と新材料探索(招待)

日本金属学会誇演概要568 (福岡, 2001/9).

26.岡本,聡 他

F伊t Ll.(001)膜の礎壁エネルギー評価

第25回日本応用磁気学会学術許溝予稿集99 (秋田, 2001/9) ・

27.大津,敦 他

応力誘起磁化反転p)応力効果

第25回日本応用磁気学会学術講演予稿集l00(秋臥200l/9) ・

2S.宮崎,孝道 他

多層化によるFdPt Llo相微粒子薄膜の形成

第25回日本応用磁気学会学術講演予稿集156 (秋田, 2001/9) ・

29.宮崎,孝適 地

Bi下地によるFePt規則相の低温合成

第25回日本応用磁気学会学術許浜予稿集157 (秋臥2001/9) ・

30.桜井,伴明 他

グラニユラー多層構造によるFdPt規則相の合成

第25回日本応用碇気学会学術講演予稿集158 (秋田, 2001/9) ・

8

(11)

31.指宿,隆弘 他

交流掛ヒ率珊定による併任微粒子の鹿気異方位評価

衝25回口本応用滋気学会学術許演予稿集163 (秋臥2001/9) ・

32.良,久 他

静破約に結合したサブミクロンFeNi円盤の磁気的性質

第25回日本応用礎気学会学術詐演予稿集250 (秋田, 2001/9) ・

33.菊池,伸明 他

spin vortex構造の磁化反転

第25回日本応用碇気学会学術詐演予稿集255 (秋田, 2001/9) ・

34.遠藤,恭 他

酸化物me多層膜における界面確性

第25担川本応用磁気学会学術詐演予稿集417 (秋田, 2001/9) I

35.及川,勝成 他

高密度記録用Co基合金の磁気相分離と新材料探索(招待)

日本金属学会許演概要384 (福岡, 2001/9).

36.岡本,聡 他

ホール効果によるLl.-FePt(001)膜の磁気其方性評価

日本食展学会許演概要524 (福岡, 2001/9)・

37.馬波,棉- 他

スピン波プ1)ルアン散乱による単結晶co薄膜の礎気定数決定

2001日本物理学会秋季大会17pPSA-35 (徳島, 2001/9)I

38.島田,寛

(co,Fe>Pt規則合金微粒子の形成プロセスと磁気記録メディアとしての特性(招待)

日本応用磁気学会研究会「ナノスケールで構造制御された磁性材料とその物性」 (東

京, 2001/12).

39. ′ト島.誠寿 他

気相凝縮によるLIu-FcPt微粒子の作成

日本金属学会許演概要496 (東泉2002/3).

40.岡本,聡 他

Ll.・FdPt (001)エビタキ㌢ヤル薄膜の膜厚依存性

日本金属学会諦演概要500 (東京, 2002r3).

41.宮崎,孝道 他

Fent 2層膜の規則化と結晶配向

日本金属学会講演概要503 (東京, 2002/3).

42. Sh血Ada, Yutaka et al.

Nanoshcture and magrhetic hardness ofFePt血血血films Ptvited)

htemahonal Conference皿NanoshdLqCd Advanced Magncdc Mderids (hTSee,

2002/6).

43.菊池,伸明 地

異常ホール効果によるFOt微小ドットの掛ヒ測定

日本応用碇気学会学術落涙会17pC-10 (東京, 2002/9)・

(12)

44.及川.勝成 他

co_Mo系におけるHCP相の礎気誘起2相分離の熱力学計井

口本応用碇気学会学術詐演会18aB・11 (東京, 2002/9).

45. ShimadA, Y血etd.

Bistable M呼etizzLtion Prw of Submicron Ferrom喝netS (bvited)

bemadond Symposium on Fundame鵬Is md Applic&tioJlS Of NaJIChM8Petic Tl血Films

aJtd P8rdcles, 19pA■ (東京, 2002/9).

46.岡本,聡 他

FtPt Ll.(001)島状微粒子の硬質磁性と掛ヒ反転プロセス

日本応用夜気学会学術溝演会19pC・13 (東京, 2002/9)・

47.桜井,伴明 他

zno下地膜上に形成したFdPt触薄膜の規則化過在

日本応用礎気学会学術詐演会19pC・14 (東京, 2QO2/9)・

48.宮崎,草道 他

Femftエピタキシャル膜の結晶配向と規則化過穐

日本応用磁気学会学術辞演会19pC-15 (東泉2002/9) ・

49.島田,寛

FePt系ナノグラニュラー確性#.陰の創製(招待)

日本金属学会詐演概要500 (大阪, 2002/I 1).

50. Miy8aki, Tdk8michi et d・

F8bd切tion oftwoJimensional舶雑mbly ofLlo F-Apt

47d'Amud Conference on Mpetism 皮 M喝netic Matedds (Tamp, 2002/1 1)I

51.北上,修 他

碇気記録媒体の基礎解析(招待)

日本応用磁気学会第128回研究会r磁気ストレージ技術の為勢はどこに」 128-12 (早

稲田, 2003/1).

52.顔,康彦 嘩

Ll.・FdPt薄膜の盃と結晶配向の関係

日本金属学会諌演概要205 (千葉, 2003/3).

53.岡本,聡 他

ptコートしたFdPtLl.ナノ粒子の異方位撒界制御

日本金属学会誇演概要206 (千兎2003/3).

54.山口,洋 他

Bを添加したCoPt規則合金薄膜の磁気的性質

日本金属学会諌演概要212 (千葉, 2003乃).

55.菊池,伸明 地

異常Hdl効果の検出によるLlo,FePtドットの碇気特性評価

日本金属学会許浜概要217・(千乗, 2003/3).

56.大森,鉄平 他

Nl/NiO界面をもつNi微粒子の熱安有性

日本金属学会許演概を加4 (千葉, 200313).

10

(13)

57.田口.潤 他

磁性金員/絶縁体頼層構造界面の磁性

日本金属学会許演概要245 (T・集, 2003/3).

58.楯帝,降弘 他

co-pusiO2グラニュラー膜の構成粒子の磁気異方性計測

日本金属学会詐演概要247 (千薬, 2003/3).

59.佐藤,公宜 他

co-Mo, Co・Wの碇気相分離

日本金属学会詐演概要250 (千葉, 2003/3).

60. Qin, 080Wu d・81.

M岬lCtOCTydinemisotmpy of CoMo iLnd CoMoCrthin Glms

日本金属学会諌演概要251 (千葉, 2003/3).

61. Shim戚su, T止ehito et d.

Developtne此of ukra-highdetLSity perpendiculq recording media Pnvited]

htemdond Symposium On Ultra-HighDensitr Spinic Storage Systems (SendAi, Octobcq

2003).

62. Shimdsu, Takdito ct d.

bge perpcndicuJq m喝netic anisotropy of CoPtCrJRu Blmsfor gaJlulq-type

perpendicuhr Jnedi&

htemationd SYmposium on UItr8-HighDensity Spinic Stor喝や Systems (Send8i, October

2003).

63.北上,修 他

磁気記録用微粒子の磁化反転と熱安定性【招待】

日本応用磁気学会学術諦演会17aAJ (大阪, 2003/9).

64.佐藤,公宣他

cQ・M恥CかW膜の1相分解の評価

日本応用礎気学会学術許演会178E-3 (大阪, 2003/9).

65.及川,勝成 他

co_Mo薄膜の磁気誘起二相分離組織と礎気的性質

日本応用磁気学会学術講演会17aE・4 (大阪, 2003/9).

66.顔,慶彦 他

Ll。」FdPt薄膜のC軸配向に関する検討

日本応用磁気学会学術講演会17aPSl5 (大阪, 2003/9).

67.岡本,聡 他

MgOフアセット構造を利用したFePtLlo自己組織化ナノ粒子の作製

日本応用磁気学会学術詐演会17aPS-13 (大阪, 2003/9).

6号.桜井,伴明他

C軸配向Z皿0下地上におけるLIJ79t(001)配向

t]本応用碇気学会学術諌洪会17aPSJ (大阪, 200319).

69.吉原,草 他

ll

(14)

hqpCoエピタキシャル膜のスピン波プリルアン散乱

日本応用礎気学会学術講演会19aBl2 (大阪, 2003/9)・

70.吉原,章 他

Fe_Al.0グラニエラー膜のスピン波プリルアン散乱

日本応用磁気学会学術兼蔽会19aZl-3 (大阪, 2003/9)・

71.島津,武仁他

K,効果を利用したCoPtCr-SiO2nh垂直磁気記痕媒体の柵度化

日本応用磁気学会学術誰演会19pEl10 (大晩2003/9)・

72.島津,武仁他

coptcr(-siO2yb垂直夜気記魚媒体用#膜の高垂直碇克典方位

日本応用礎気学会学術許演会19pE-1 1 (大阪2003/9)・

73.日野,友和 他

電子線ホログラフィーによるLlo型FOt (001)薄膜の併区構造評価

日本金属学会沸演概要251 (札幌, 2003/10)・

12

(15)

研究成果

一高棚方牲ナノ粒子の合成一

過高癖度礎気メモリの実現には高碇気異方位材料の利用が不可欠であり, Llo構造FePt,

copt規則合金はその目的に合敦した最適な材料である.しかし規則化温度が高過ぎるこ

ととナノ粒子化が難しい為に,実用化が困難祝されていた.これらの秩層を解決すること

を目指し, Ll. FdPtの低温規則化,ナノ粒子化を検討し以下の結果を得た.

(I)添加元素による規則化温度低減: Llo構造FePtの不規則/規則変態時の活性化エネルギ

が,拡散と弾性歪に支配されることを明らかにした.前者の観点から非固帝元素sn, sb,

pb, Bi,後者の観点から侵入型元素Bの少量添加が,従来の規則化温度600℃以上から

実用レベルの300℃以下にまで低減できた.

(2)多層化による規則化温度低減: Fent多層構造の軌成勾配を利用し,不規則/規則変態

時の拡散活性化エネルギ低減を図った.この方法によっても規則化温度を300℃以下に

低減することができた.

(3)孤立型ナノ粒子構連の作製:下地材料の最適化により,通常のプロセスの枠内で

7mmの単結晶F曲(001)ナノ粒子配列体の合成が可能であることを明らかにした.

これらの結果より,将来の超高感度メモリー材料であるLl.構造FdPtCdh規則合金ナノ

粒子を実用レベルの温度で合成できることが明らかになり,実用化-の一歩を踏み出すこ

とができた.

-高感度磁化測定技術の円恭一

超高密度磁気メモリの実現にはスイッチング及びデータ長期保存の為の熱安定性確保

が必要であり,是非ともメモリーを構成する1僻1個の磁性ナノ粒子のスイッチング機構

を知る必要がある.しかし従来の計珊技術では測定感度の面から不可能とされ,それを実

現することは磁性関連分野の研究者にとり長年の夢であった.本研究では,単一の磁性ナ

ノ粒子のスイッチングを計謝する技術を開発することを目標に,微細加工技術と異常抽山

効果を組み合わせた高感度磁化沸定技術を開発した.磁化検出限界は材料にも依存するが,

FOtの場合に10-14 emu以上に達する.この手法を利用し,直径40 TmのLl. FePt単結晶

ドット1僻の磁化スイッチング過程や熱揺らぎを正確に計測できるようになった.

-Ll. FePt単蘇点ナノ粒子のスイッチング機構と超高糖度メモリ辞計一

上述の高感度磁化測定技術を用い,超高車度記録材料候補として有望なLl. FdPt単結晶

ナノ粒子のスイッチング機構及び熱安定性を明らかにすることを目標に研究を行なった.

改良したリソグラフィー技術によりd=50- 1000mmのLl.FdPt単結晶ドットを作製し,

1個1個のドットのスイッチング過程を調べた.その結果, d>60mmの場合,消碇後に礎

区構造が発生し, bi一触ble性を示さないことがわかった.一方, a ≦60mの場合,いか

なる軸を経鼓させても上向きI下向き確化の二つの状態のみが存在し,典型的なbi-Shue

メモリー単位になりうることを確認した.但し, 20m ≦d ≦60nmの場合bi-鋤ueな状

態をとるが,そのスイッチングは反転核生成一位壁伝播のプロセスを経て進むことが,ス

イッチング磁場の方位依存性と熱揺らぎ時の活性化エネルギーの解析から明らかになっ

た.更に微小なd <20tmの額域では, bi-St血1eかつその液化スイッチングは理想的な一

斉液化回転モデル(Stoner-WohI免r血モデル)に従うことが碓落された.この結果は,磁

性材料の特性長(交換結合長)を凡その境にして,ナノ粒子の掛ヒ反転様式が一斉⇔非一

斉モードに変化することを示し,マイクロマグネテイクス理論の予測と一致する.この結

果より,粒子サイズを交換結合長以内に抑えれば,粒子の全スピンが平行性を保ちつつ一

斉に振舞うことがわかった.この一斉モード額域では,高車度メモリーに求められる特性

(例えば高速スイッチングやデータの長期保存性など)を引き出しやすく,またシステム

に適合した材料設計も容易という特徴がある.今回の実験と理論計掛こよれば,代表的メ

モ1) -材料であるCo基合金やFdPtなどの場合,交換結合長は20mm軽度であるので,磁

性ナノ粒子の集合体や規則配列格子で超高密度メモリーを構成する際には,最小単位をこ

のサイズよりも小さくすれば一斉回転モードの確化挙動を実現できる.

以上本研究を通して得られたナノ粒子の磁化スイッチングに関する基礎的知見をベー

スに,更にシステムサイドの要求を考慮して超高密度メモリーを設計した結果, 1テラビ

ット/平方インチという超高車度メモリーを実現できる見通しを得た.

13

(16)

TOUR : Tohoku University Repository

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