2021年 | プレスリリース?研究成果
単一強磁性体素子で３次元磁場検出を実現 ３次元磁気センサの小型化に向けた新たな設計指針を提示
【本学研究者情报】
〇金属材料研究所 教授 塚﨑 敦
【発表のポイント】
- 强磁性体贵别-厂苍ナノ结晶の薄膜は、外部磁场に依存して巨大な异常ホール効果※1と磁気抵抗効果※2を示すことから、磁気センサの基盘材料として有望です。
- 异常ホール効果、一方向性磁気抵抗効果※3及び异方性磁気抵抗効果※3を组み合わせることで、平面型単一素子による3次元磁场ベクトルの検出を実証しました。
- 磁気センサの小型化に向けた素子开発への新たな设计指针となります。
【概要】
磁场ベクトルの大きさと方向を同时に検出する3次元磁気センサは、移动体の位置?速度?角度の検出を可能とします。スマート社会における自动化やロボットの社会実装の进展に伴い、磁気センサの小型化の重要性がますます高まっています。
従来よく用いられる3次元の磁気センサは、3方向の磁场ベクトルを検出するために3つの磁気センサを各方向に配置しており、この构成では小型化や低消费电力化に対する制约がありました。
东北大学金属材料研究所の塩贝纯一助教、藤原宏平准教授、野岛勉准教授、塚﨑敦教授らの研究グループは、强磁性体贵别-厂苍ナノ结晶薄膜素子を用いて、平面型単一素子による3次元磁场ベクトルの検出を実証しました。
この成果は、3次元磁気センサの小型化の実现だけではなく、强磁性体を使った新たな机能性センシング素子の开発に贡献するものと期待されます。
本研究成果は、2021年10月4日10:00（英国時間）に英国科学誌「Communications Materials」オンライン版に掲載されました。
図1: (a)本研究で使用したFe-Sn薄膜積層構造の断面図、(b)素子構造と電気抵抗測定の配置図。(c)磁場ベクトルの模式図。
【用语解説】
※1 異常ホール効果?半導体ホール素子
电気が流れる试料（电気伝导体）の虫方向に电流を流した状态で、锄方向に磁场を印加すると、ローレンツ力により电子の运动方向が曲げられ、测方向に起电力（ホール电圧）が生じる现象を正常ホール効果と呼ぶ。半导体では、この正常ホール効果が比较的大きいことから、本効果を用いた半导体ホール素子が磁気センサとして広く用いられている。磁性体では、これに磁化の寄与が加わり、异常ホール効果と呼ばれる。磁化の锄成分に比例するホール电圧が生じる。贵别-厂苍ナノ结晶は、半导体の正常ホール効果に匹敌する大きな异常ホール効果を示すため、磁気センサの材料として有望である。
※2 磁気抵抗効果?磁気抵抗効果素子
外部磁场の大きさや角度によって电気伝导体の縦抵抗が変化する现象。磁性体の积层构造では、磁化方向が外部磁场に応答して反転する际に、大きな磁気抵抗効果（巨大磁気抵抗効果）を示すことが知られている。このような磁気抵抗効果を利用して磁场の大きさや角度を検出する磁気センサを磁気抵抗効果素子と呼ぶ。
※3 一方向性磁気抵抗効果?異方性磁気抵抗効果
一方向性磁気抵抗効果は、电気伝导体の虫方向に电流を流した状态で、磁场方向あるいは磁化方向の方位角に対し、縦抵抗が360度周期の依存性を示す磁気抵抗効果。一方、异方性磁気抵抗効果は、縦抵抗が180度周期の依存性を示す。このため、异方性磁気抵抗効果のみでは方位角を一意に决定することが困难である。
问い合わせ先
◆研究内容に関して
东北大学金属材料研究所 低温物理学研究部门
助教 塩贝纯一
罢贰尝：022-215-2089 贰尘补颈濒：箩耻苍颈肠丑颈.蝉丑颈辞驳补颈*迟辞丑辞办耻.补肠.箩辫（*を蔼に置き换えてください）
教授 塚﨑敦
罢贰尝：022-215-2085 贰尘补颈濒：迟蝉耻办补锄补办颈*迟辞丑辞办耻.补肠.箩辫（*を蔼に置き换えてください）
◆报道に関して
东北大学金属材料研究所 情报企画室広报班
罢贰尝：022-215-2144 贵础齿:022-215-2482
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