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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

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. 高密度化の問題点. 結晶粒の微細化. 熱安定性の向上. 記録性能の維持. 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

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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

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  1. 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

  2. 高密度化の問題点 結晶粒の微細化 熱安定性の向上 記録性能の維持 • 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 研究背景 垂直記録媒体 磁性粒子 非磁性結晶粒界 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 磁気記録媒体のさらなる高密度化

  3. スイッチング磁界の不均一 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 Ms DHc Ms/2 Hc 研究目的: BPMの磁気特性の計測・評価 低HSWドット 意図しない磁化反転 磁化曲線による計測 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 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)

  4. 観察サンプル Co/Pd多層膜 マグネトロンスパッタ ナノインプリントで金属ガラス膜を加工 金型 エッチング 金属ガラス膜 Si基板 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

  5. 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 磁気特性評価 反転ドット数増加 磁化反転終了 印加磁界増加 MFMにより逐次観察

  6. BPMサンプルの観察像 形状像 MFM像 初期磁化状態 100 nm 0.0 nm 12.1 MFM像と磁化方向の対応

  7. 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

  8. スイッチング磁界分布の計測結果 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 % 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

  9. BPMサンプルの磁化反転（逆方向磁界） 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

  10. スイッチング磁界分布の計測（逆方向磁界） 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 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

  11. 磁化反転挙動の再現性の検討 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

  12. まとめ 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

  13. 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．

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