公益財団法人電磁材料研究所では、電磁に関連する機能材料及びデバイスの研究開発を行っております。

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IMPACT・Number 9・December 2018・pp.27-29(3)

世界の大学、研究機関、国家及び地域の資金提供機関、政策、政府、民間および公共部門における主要研究出資者などに向けて配信される英国雑誌IMPACTに、当研究所で取り組んでいるワンステップ成膜法による半導体ナノコンポジト薄膜に関する研究が紹介されました。

Materials Transactions, Vol.59, No.6 2018 pp.897 to 902

Fe-26at%Mnをベースに数at%の周期表4～6族の元素を添加した合金では、エリンバー特性が小さく、ネール温度も高く、磁束密度が低い良好な特性を示す。特にNd、Zr、Hfを添加した合金では、インバー特性も小さく良好な特性も示すことを既に報告している。

今回は、Fe-26at%Mnをベースに数at%の周期表9族以上の元素を添加した合金では、エリンバー・インバー特性が小さくなり難いことを確認した。又、前報告の周期表4～6族の元素を添加した合金が、優れたエリンバー・インバー・ネール温度・磁束密度特性を示すことは複雑な要因が推測されているが、その中の一つとして今回は原子半径が関与していることを確認した。尚、構造としてはε+γ相も各特性に関与していると推測されているが、その関係性について今回の結果からは明確に確認出来なかった。

Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 25-32, Vol.465, 2018

鉄酸化物は酸化の進行と共に様々な特性を発現します。本論文は、Geを添加したマグネタイト（Fe₃O₄）薄膜を大気中で熱処理すると高い耐酸化性を発現すると共にヘマタイト（α-Fe₂O₃）とのテヘロ構造を自己形成することを報告する。

Materials Transactions, Vol. 59, No. 4(2018)pp. 585 to 589

我々が見出したナノグラニュラー膜のトンネル型磁気誘電体(TMD)効果は、グラニュールペア間のスピン依存トンネル伝導によって生じ、室温で大きな誘電率変化を有することが特徴である。本報告では、金属と酸化物から成るCo-SiO₂ナノグラニュラー膜のTMD特性とそのアニール効果について検討した。その結果、Co_0.24(SiO₂)_0.76膜は10⁸μΩ・mの高い電気抵抗率および1％のTDM比を示す。アニール処理においては、573Kまでの温度においてTMD効果が維持されることが分かった。さらに高い温度では、CoとSiO₂界面との間の相互拡散が生じ、グラニュールの金属Coが酸化により特性の劣化が生じた。

石巻専修大学 Akira Yoshihara、電磁材料研究所 Shigehiro Ohnuma

Journal of the Physical Society of Japan J. Phys. Soc. Jpn. 87, 044717(2018)

超常磁性及び強磁性Co-Al-Oグラニュール膜について、ブリルアン散乱の研究を、室温、標準的後方散乱手法で4.6kOeまでの磁場の下で行った。交番磁場が消失する超常磁性／強磁性境界の組成はCo：59.3±0.3at%であることが分かった。強磁性膜からはペアのバルクスピン波が観察され、実数部でDaman-Eshbachピークが観測された。超常磁性膜からは、非対称な伝播励起ピークペアが観察された。

Camley and Mills理論で数値解析を行ってみると、超常磁性膜、強磁性膜とも実験で観察されたピークを再現した。

thin films using a short-circuited microstrip line up to 30 GHz

Shigeru Takeda, Masayuki Naoe.

Journal of Magnetism and Magnetic Materials, Vol. 449, pp. 530–537 (2018), doi: 10.1016/j.jmmm.2017.10.025

多くの高周波透磁率計測装置は、正しく計測できる上限周波数が10 GHz程度に留まっている。一方、電磁研の開発している高周波ナノグラニュラー磁性薄膜は、透磁率の示す共鳴ピークが10 GHzを超えてきており、既存の装置では正しい評価ができなかった。本論文は、高周波透磁率計測の一手法である短絡マイクロストリップライン法において、治具および試料の寸法を最適化することで、どこまで上限を伸ばせるかを企業との共同研究で挑戦した成果であり、30 GHzを目標として20 GHzまで達成したものを報告している。

Jingyan Ma, Sho Muroga, Yasushi Endo, Shuichiro Hashi, Masayuki Naoe, Hiroo Yokoyama, Yoshiaki Hayashi, and Kazushi Ishiyama.

AIP Advances, Vol. 8, No. 5, 056613 (2018), doi: 10.1063/1.5007315.

例えば、スマートフォン等の携帯通信機器内部は、多機能化および小型化のため、電子部品が密になっている。利用周波数も高周波化しており、磁気的部品から発生する輻射ノイズが、他の部品に悪影響を及ぼす。これを、磁性薄膜により除去する研究が以前から行われているが、上述の高周波化により、従来の磁性薄膜では限界に達していた。電磁研で開発された高周波ナノグラニュラー磁性薄膜は、透磁率がより高周波まで保ち、電気抵抗もより高いため、適した材料である。本論文は、大学との共同研究により、上記薄膜を用いて、ノイズ抑制効果の基礎検討を行った成果を報告している。

Kenji Ikeda, Nobukiyo Kobayashi, Ken-ichi: Arai, Shin Yabukami

Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 446 pp. 80–86 (2018)

The magnetoelectric effect is a key issue for material science and is particularly significant in the high frequency band, where it is indispensable in industrial applications. Here, we present for the first time, a study of the high frequency tunneling magneto-dielectric (TMD) effect in nanogranular FeCo-MgF films, consisting of nanometer-sized magnetic FeCo granules dispersed in an MgF insulator matrix. Dielectric relaxation and the TMD effect are confirmed at frequencies over 10 MHz. The frequency dependence of dielectric relaxation is described by the Debye-Fröhlich model, taking relaxation time dispersion into account, which reflects variations in the nature of the microstructure, such as granule size, and the inter-spacing between the granules that affect the dielectric response.