高周波磁性材料の磁気特性向上とその評価、計測技術

第1部 ナノ結晶軟磁性合金の特徴とその高周波用途への応用

(2018年10月30日 10:00〜11:30)

　HEV、PHEVおよびEVなどのxEVの急速な普及、更にはSiCやGaNなどを用いたパワー半導体の実用化の進展によるインバータやDC/DCコンバータなどのパワーエレクトロニクス機器の高周波化の進展に伴い、これに使用する各種軟磁性部品の高周波磁気特性の改善が強く求められている。本講座では、この問題解決のための有効な手段の一つであるナノ結晶軟磁性合金とその応用例について解説する。

1. 各種軟磁性材料とその位置づけ
2. ナノ結晶軟磁性合金の開発の歴史
3. ナノ結晶軟磁性合金の種類と製造方法
4. ナノ結晶軟磁性合金の特徴
5. ナノ結晶軟磁性合金の高周波用途への応用
   1. ノイズ対策部品への応用
   2. 高周波変圧器への応用
   3. パルスパワーへの応用
6. 次世代ナノ結晶軟磁性合金
• 質疑応答

第2部 高飽和磁化鉄基ナノ粒子ならびにその集合体の作製と高周波磁気特性

(2018年10月30日 12:10〜13:40)

　最近、あらためて高周波用途の磁気デバイス・材料への期待が高まっている。本講演では、高飽和磁化を有する金属である純鉄、鉄コバルト合金などの鉄基材料とその特長を、ナノ粒子化技術をはじめとしてそれら集合体化技術、ならびに、特異な高周波磁気特性を交え概説する。

1. はじめに
   1. 磁性材料と高周波電気電子デバイス
   2. 磁性材料に期待されること
   3. なぜ磁性ナノ粒子型の材料なのか?
2. 鉄基ナノ粒子の化学的合成方法
   1. 化学的手法とはどのようなものか?
   2. 混合前駆体を用いた純鉄ナノ粒子の合成
   3. 均一組成鉄コバルト合金ナノ粒子の合成
   4. 窒化鉄粒子の合成
3. ナノ粒子集合体形成技術
   1. ナノ粒子を集合体にすると何が起こるのか?
   2. 不活性雰囲気中ハンドプレスによるペレット成型
   3. 外部磁場、および、外部電場中成型が集合体に及ぼす影響
4. ナノ粒子集合体の静的・動的磁気特性評価
   1. 静的・動的特性の評価方法
   2. 粒子間に静的磁気相互作用がない集合体における磁気特性 ～超常磁性によるGHz帯域応答～
   3. 粒子間に静的磁気相互作用がある集合体における磁気特性 ～双極子相互作用によるGHz帯域応答～
   4. ナノ粒子柱状集合体構造におけるGHz応答
5. まとめと今後の展望
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第3部 ナノグラニュラー膜のGHz帯での有用性

(2018年10月30日 13:50〜15:20)

　磁性体の駆動周波数が高くなり、最近の第5世代移動体通信のようにGHz帯に及んでくると、磁性体の複素透磁率由来の損失 (交流抵抗) においては、周波数が比例定数となり、比抵抗に由来する鉄損 (渦電流損失) は周波数の二乗に比例するため、弱電用途においてもデバイスの品質係数に与える影響は無視できなくなる。つまり、複素透磁率の損失項μ”が最大となる磁気共鳴周波数をいかに高くするか、共鳴をいかに狭帯域化するか、また、比抵抗をいかに高くするかが材料開発の鍵となる。加えて、高周波に特性を延長するに伴う静的透磁率 (≒初透磁率) を最小限に抑えることも重要であるため、高い飽和磁化も求められる。高周波での損失を利用した高周波ノイズ抑制の分野においても、周波数選択制を高い周波数帯で得るためには、同様の検討が必要である。非ランダム異方性系のナノ磁性体である磁性金属 – 絶縁体系ナノグラニュラー強磁性膜は、これら超高周波材料の課題を解決できる数少ない材料であると考えられ、研究が進められている。 　本講座では、本膜の歴史から、最新の結果まで紹介し、理解を深めて頂く。

1. 電磁材料研究所の紹介
2. 磁性金属 – 絶縁体系ナノグラニュラー膜とは?
3. ナノグラニュラー膜の多機能性 (研究開発史)
4. 常磁性組成領域の機能
5. 超常磁性組成領域の機能
6. 強磁性組成領域の機能
   1. フッ化物マトリックスの導入による高抵抗化
   2. 磁界中成膜しなくとも付与される強い面内一軸異方性と高周波化
   3. 高周波透磁率計のモディファイ
   4. どこまで磁気周波数を伸ばせるか?
   5. 積層膜による高透磁率化と磁気共鳴の狭帯域化
7. まとめ
• 質疑応答

第4部 軟磁性薄膜の開発と高周波磁気特性の解明、高周波磁気計測法の開発

(2018年10月30日 15:30〜17:00)

　本講座では、デバイス応用を目指したアモルファス金属および二元系合金磁性薄膜の開発と、その高周波磁気特性の挙動・メカニズム解明に関して、磁性薄膜の種類・高周波磁気物性の概説を交えて説明を行う。同時に、磁性薄膜の高周波磁気特性を理解するために必須となる、さまざまな周波数帯域における高周波磁気計測法に関する概説と、講師らのグループで最近開発中の新規計測法に関する説明を行う。

1. はじめに
   1. 磁性薄膜からなる高周波磁気デバイスの応用例
   2. デバイス構築条件と、デバイスを担う磁性薄膜
2. 軟磁性薄膜
   1. 軟磁性薄膜材料の種類
   2. 軟磁性薄膜の磁気特性
      1. 静磁気特性
      2. 複素透磁率とMHz帯域での高周波磁気特性
      3. GHz帯域での高周波磁気特性
3. 高周波磁気計測法の開発
   1. MHz帯での計測法
   2. 高周波電磁界分布観察法
   3. 透磁率計測法
   4. 強磁性共鳴計測法
   5. 新規計測法の開発
4. 軟磁性薄膜の高周波磁気特性
   1. アモルファス金属磁性薄膜における高周波磁気特性の組成による変化
   2. Fe系二元合金薄膜の高周波磁気特性メカニズム
5. まとめ
• 質疑応答