Transcript Slides - 電気電子情報通信工学科

>>> FUTAMOTO Lab.
Chuo Univ.
磁気力顕微鏡によるパターン媒体の
磁化状態観察及び磁化反転特性の検討
Investigation of magnetization structure and magnetic dot reversal behavior of
bit patterned media by magnetic force microscopy
中央大学大学院 理工学研究科
電気電子情報通信工学専攻
二本研究室
佐々木 翔太
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研究背景
垂直記録媒体
高密度化の問題点
磁性粒子
結晶粒の微細化
非磁性結晶粒界
熱安定性の向上
記録性能の維持
パターンドメディア（BPM）
磁性ドットを人工的に配列
磁性ドット
• 1ドットを熱揺らぎ限界まで縮小可
• ドット内で強い交換相互作用
• ドット単位で磁化反転
磁気記録媒体のさらなる高密度化
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研究目的: BPMの磁気特性の計測・評価
スイッチング磁界の不均一
低HSWドット
意図しない磁化反転
意図せぬ書込み・消去
ビット誤り率の増大
スイッチング磁界分散（SFD： Switching Field
Distribution）等磁気特性の計測技術が必要
磁化曲線による計測
Ms
Ms/2
DHc
本研究： 磁気力顕微鏡による計測
反転ドット数・スイッチング磁界
分布を直接計測
Hc
ドット形態などと合わせて評価
本研究の目的
Ref) I. Tagawa and Y. Nakamura: IEEE. Trans. Magn. 27, 4975 (1991)
T. Shimatsu et al. : IEICE Tech. Rep. MR25-30 (2005)
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観察サンプル
ナノインプリントで金属ガラス膜を加工
金型
Co/Pd多層膜
マグネトロンスパッタ
金属ガラス膜
Si基板
エッチング
金属ガラスの凹部に形成した
Co/Pd多層膜が磁性ドットとして機能
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観察法
垂直磁界印加
逆方向磁界印加
初期磁化状態
磁化方向一様
磁化反転開始
反転ドット数増加
磁化反転終了
磁気特性評価
印加磁界増加
MFMにより逐次観察
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BPMサンプルの観察像
形状像
MFM像
初期磁化状態
0.0
nm
12.1
MFM像と磁化方向の対応
100 nm
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BPMサンプルの磁化反転
垂直磁界印加
逆方向磁界印加
+ 10 kOe
-2.0 kOe
-2.5 kOe
-3.0 kOe
-3.5 kOe
-10 kOe
100 nm
スイッチング磁界分布の計測結果
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200
200
150
標本数 = 518 個
平均スイッチング磁界 = 2.5 kOe
スイッチング磁界偏差 = 0.4 kOe
SFD（偏差 / 平均） = 16 %
150
Frequency
100
100
50
50
0
Reversal dot number
Histogram of x
1.0
1.0
1.5
2.0
2.0
2.5
x
3.0
3.0
3.5
4.0
4.0
Switching field (kOe)
スイッチング磁界の期待値，標準偏差，SFD等の磁気特性をMFM観
察により直接得られた
⇒BPMの基礎的な磁気特性検討にMFMは有用な手段
BPMサンプルの磁化反転（逆方向磁界）
垂直磁界印加
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逆方向磁界印加
- 10 kOe
+2.0 kOe
+2.5 kOe
+3.0 kOe
+3.5 kOe
+10 kOe
100 nm
200
150
0
50
同一視野観察により
同一のドットについて
スイッチング磁界分布を検討
100
100
Histogram of y
50
150
Frequency
Reversal dot number
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スイッチング磁界分布の計測（逆方向磁界）
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1.0
1.0
1.5
2.0
2.0
2.5
y
3.0
3.0
3.5
4.0
4.0
Switching field (kOe)
反転させる方向が逆の場合においても，類似した結果が得られた
⇒磁性ドットの磁化反転の再現性を検討
磁化反転挙動の再現性の検討
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1.5 – 2.0 kOe
2.0 – 2.5 kOe
2.5 – 3.0 kOe
3.0 – 3.5 kOe
3.5 – 4.0 kOe
85%のドットが同一磁界を印加した際に磁化反転
⇒磁性ドットの磁化反転に再現性
まとめ
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パターンドメディアのドット単位での磁化反転
をMFMで連続的に直接観察
– ドット単位での同一箇所の磁化反転挙動を
連続的に観察できることを確認
– 測定結果からスイッチング磁界の期待値，標準
偏差やSFD等の基礎的磁気特性を計測
– 磁性ドットの磁化反転の再現性を確認
• 85%のドットが同一磁界を印加したときに反転
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謝辞
本研究を進めるにあたり，二本正昭教授には
丁寧にご指導いただきました．
二本研究室博士課程3年の大竹充さん，
修士課程2年の長野克政さんに
多大なご協力をいただきました．
深く御礼申し上げます.
ご清聴ありがとうございました．