CRL 高周波磁界検出用MOインディケーターの合成と評価 1. Introduction 3. Results and Discussion セラミックス基盤工学研究センター 複合機能研究グループ CRL 1. Introduction 3. Results and Discussion 作製した(BiPrLu)3Fe5O12及び(BiLu)3Fe5O12膜の成長条件と諸特性 磁気光学(MO)インディケーターとはファラデー効果を用いて磁界を可視化するイメージング素子である。インディケーターに磁性ガーネット薄膜を用いた磁界観察は広い温度範囲での観察が可能であること、試料を非破壊のまま観察を行えるといった利点からこれまで高温超伝導体の進入磁束観察に応用されてきた。近年では被測定系への影響が極めて小さいことや磁界変動に対して高速応答であることから電子回路上に発生する高周波電磁界分布計測への応用に注目が集まっている。本研究ではこの高周波磁界計測プローブ用磁性ガーネット薄膜の合成と評価を主題とする。 1-1 磁界の可視化 3-1 (BiPrLu)3Fe5O12 負の成長誘導磁気異方性をもつPr置換に着目 H // H⊥ H // plane H⊥plane Pr=0 4pM / kGauss 4pM / kGauss dI/dH / a.u. Pr=0.4 dI/dH / a.u. Pr = 0 Pr = 0.4 Pr = 1 Pr=1 インディケーターを用いた磁界観察図 H / kOe H / kOe H / kOe H / kOe (BiPrLu)3Fe5O12の磁化曲線 (BiPrLu)3Fe5O12のFMR結果 ・ Pr置換量の増加により面内方向の磁気異方性が大きくなった ・ 面内方向の共鳴磁界が1.8kOeの薄膜を作製できた クレジットカード 高温超伝導体の侵入磁束 高周波磁界計測プローブとしての評価 → 磁気光学効果による検出感度上昇のピークが 見られなくなった 1-2 高周波磁界計測プローブ dI/dH / a.u. 希土類元素置換により強磁性共鳴ピークが 弱く、ブロードとなったため H / kOe FMRピーク比較 3-2 (BiLu)3Fe5O12 基板方位による結晶磁気異方性に着目 H // H⊥ H // plane H⊥plane (111) N S 4pM / kGauss 4pM / kGauss dI/dH / a.u. (100) dI/dH / a.u. → バイアス磁界をかけることで周波数特性が向上 (111) (100) (110) (110) H / kOe H / kOe H / kOe H / kOe (BiLu)3Fe5O12の磁化曲線 (BiLu)3Fe5O12のFMR結果 ・ (110)膜が最も面内方向に磁気異方性が大きい ・ 基板方位を変えることで面内方向の共鳴磁界が2kOeの薄膜を作製できた 高周波磁界計測プローブとしての評価 5GHz 691Oe 周波数特性評価 目的 ： 面内方向に磁気異方性の大きいガーネット薄膜の作製 2. Experimental 11GHz 2563Oe 成膜方法 液相エピタキシー法（LPE法） ・良質な光学薄膜が得られる ・再現性が良い ・ガーネットの作製方法が確立している フラックス PbO-B2O3-Bi2O3系 基板 (CaGd)3(ZrMgGa)5O12[SGGG](111) Gd3Ga5O12[GGG](111),(100),(110) メルト組成 (BiPrLu)3Fe5O12 (BiLu)3Fe5O12 4. Conclusion ・ (BiLu)3Fe5O12膜はいずれも強磁性共鳴の強いピークが観察された (BiLu)3Fe5O12膜において(110)基板を用いることで最も面内方向に磁気異方性の大きい膜が作製できた (110)膜においておよそ20GHzまで鋭い検出ピークが観察された (110)膜は外部バイアス磁界の大きさをこれまでの膜よりも1/3小さく することができ、高周波磁界用プローブとして有効である 評価方法 XRD,IR,EDS,VSM,FMR Nagoya Institute of Technology Ceramics Research Laboratory