【公開日：2025.06.26】【最終更新日：2025.06.16】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

22TU0175

利用課題名 / Title

高周波・光スピンデバイスのための磁性酸化膜開発

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）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（副 / Sub）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

キーワード / Keywords

酸化物系磁気記録材料, スピントロニクス素子・物質,電子顕微鏡/Electron microscopy,高周波デバイス/ High frequency device,セラミックスデバイス/ Ceramic device,スピントロニクスデバイス/ Spintronics device,パワーエレクトロニクス/ Power electronics,メタマテリアルメタマテリアル/ Metamaterial,パワーエレクトロニクス/ Power electronics

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)

後藤 太一

所属名 / Affiliation

東北大学 電気通信研究所

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

報告書データ / Report

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

磁性絶縁材料を使用して、新しいスピントロニクスデバイスおよび磁気光学デバイスを開発しております。磁性材料であり、かつ、絶縁材料であるため、電気は流さず光や、高周波信号を制御することができるため、次世代の低消費電力デバイスの基礎材料となることが期待されています。

実験 / Experimental

イオンビームスパッタ法を用いてエピタキシャル成長した磁性絶縁材料を透過電子顕微鏡を用いて結晶構造の観察を行った。エピタキシャル成長する際の基板を変化することで、磁性絶縁材料の、磁気特性と磁気光学特性は大きく変化することが分かっていたため、これの、原因が結晶構造にあるのではと考え、透過電子顕微鏡像を取得した。三種類の基板を準備し、同条件でエピタキシャル成長を行った。膜の厚さは、約1マイクロメートルであり、事前に全ての材料の磁気特性、光学特性、磁気光学特性を測定した。

結果と考察 / Results and Discussion

得られた透過電子顕微鏡像より、膜と基板の格子定数が異なることで生じた欠陥が見られる試料があることが分かった。この欠陥の量に応じて、飽和磁化が小さくなっていることが分かった。さらに、欠陥の量が多いと、磁気光学効果も小さくなっていることが分かった。これらの結果から、欠陥の体積比率を計算によって求めることができた。本結果は、これまで、予想こそされていたものの、明瞭にその関係が示されてこなかった磁化特性および磁気光学特性の劣化と結晶性の関係を、明らかにしたものであり、今後のこれらを用いたデバイス開発において、極めて重要な情報と言える。

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)

1. Yuki Yoshihara, Thickness-dependent magnetooptical properties of ion beam sputtered polycrystalline Ce1Y2Fe5O12 films, Optical Materials, 133, 112967(2022).
   DOI: 10.1016/j.optmat.2022.112967
   

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

1. Y. Yoshihara, P. B. Lim, C. A. Ross, K. Ishiyama, M. Inoue, and T. Goto, "Influences of thickness to magnetooptical effect of polycrystalline cerium substituted yttrium iron garnet film prepared by ion beam sputtering," in Conference on Magnetism and Magnetic Materials (MMM)(American Institute of Physics (AIP), Hyatt Regency Minneapolis, Minneapolis, Minnesota, US, Nov. 3rd, 2022), pp. ES-07.
2. Y. Yoshihara, P. B. Lim, M. Inoue, K. Ishiyama, and T. Goto, "Fabrication of highly (111) oriented cerium substituted yttrium iron garnet film on yttrium aluminum garnet substrate," in Spinics Meeting(Spinics Meeting, Tohoku University, Sendai, Japan, Nov. 15th, 2022), p. 2.
3. Y. Yoshihara, P. B. Lim, M. Inoue, K. Ishiyama, and T. Goto, "Optical and Magnetooptical Effects of Epitaxial Grown Ce:YIG/YAG," in Materials Research Society (MRS) Fall Meeting(Materials Research Society (MRS), Hynes convention center, Boston, US, Nov. 28th, 2022), p. NW07.03.25.

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