【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.04.22】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

24TU0186

利用課題名 / Title

磁性ナノ粒子の形状と配列の制御による異方的な電気－磁気－光変換ナノ複相膜の創製

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

内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)

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）革新的なエネルギー変換を可能とするマテリアル/Materials enabling innovative energy conversion（副 / Sub）量子・電子制御により革新的な機能を発現するマテリアル/Materials using quantum and electronic control to perform innovative functions

キーワード / Keywords

量子効果/ Quantum effect,表面・界面・粒界制御/ Surface/interface/grain boundary control,電子顕微鏡/ Electronic microscope,環境発電/ Energy Harvesting,スピントロニクス/ Spintronics,超常磁性/ Superparamagnetism

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)

青木 英恵

所属名 / Affiliation

東北大学大学院工学研究科

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

増本博,河田篤哉

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

今野豊彦

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

報告書データ / Report

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

本研究では、強磁性ナノ粒子が透明マトリクス中に分散するナノ複相膜に着目し、金属ナノ粒子を「球」から「扁長」形状へ変化させ配列させることで、形状異方性を利用し磁気抵抗効果の高感度化を実現することを目的とする。タンデムスパッタ法を用いて電気比抵抗の高いマトリクスと磁化の大きい磁性金属を交互に成膜した。成膜時の基板回転数を変化させることで膜中の粒子形状および配列を制御することが可能である。粒子密度30%程度で粒子形状および配列を制御したナノ複相膜を作製し磁気光学効果を調べることを目的とする。

実験 / Experimental

ナノ複相膜は、タンデムスパッタ法を用いて、基板回転速度3~15rpmの範囲で単結晶Si上に成膜した。透過率や磁気光学特性(ファラデー効果)の異なるナノ複相膜について、断面を薄片化し、透過電子顕微鏡(ARM200F)を用いて微細構造観察・結晶構造解析・ナノスケール組成マッピング分析を行った。

結果と考察 / Results and Discussion

一連の実験により、基板回転速度3および12rpmでCo-NdF₃を成膜した結果、ナノ粒子が層状からランダムな分散に変化することを確認できた。TEM回折像より、Coとナノ複相化してもNdF₃が高い結晶性を有することを確認でき、また、HAADE-STEMのEDSマッピングから、サイズ分布の小さいCoナノ粒子がNdF₃のマトリックス中に析出していることが確認できた。

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.

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