東北大発の「センダスト合金」から薄膜を作製超高感度磁気センサーへの応用に期待 - fabcross for エンジニア

東北大学は2022年6月17日、センダスト（FeAlSi）合金の軟磁気特性の発現機構を解明し、世界で初めて優れた軟磁気特性を示すセンダスト合金薄膜を作製することに成功したと発表した。開発したセンダスト薄膜は、超高感度スピントロニクス磁気センサーの感度を飛躍的に向上させる新材料となることが期待される。研究成果は6月15日、米国の科学誌 Applied Physics Lettersに掲載された。

センダスト合金は今から90年前の1932年、東北大学金属材料研究所によって発見された磁性材料で、仙台で生み出され、粉（ダスト）にしやすいことから名づけられた。優れた軟磁磁気特性を示すため、ハードディスクドライブの磁気ヘッドなどに使われているが、作製が非常に困難で、その後は長い間、新たな研究成果がなかった。

今回の研究では、ナノメートルオーダーというセンダスト合金薄膜を作製し、磁気特性を詳細に調査。その結果、加工前のバルク状態と同等以上の軟磁気特性を示すセンダスト薄膜の作製に世界で初めて成功した。さらに、軟磁気特性発現の機構が、薄膜試料中のD0₃規則構造の割合とAl濃度のバランスにあることを解明した。

薄膜での原子規則度は成膜後の熱処理温度によって比較的容易に制御できるため、従来よりも極めて広範囲の組成域で、優れた軟磁気特性を発現させられる。

東北大では、軟磁気特性を示すセンダスト薄膜を作製する方法が明らかとなったことで、センダスト合金はバルク状態（薄膜ではない状態）での軟磁性材料としてだけでなく、最先端スピントロニクス薄膜材料としても活用できるようになったとしている。今後、脳磁計などへの応用が期待されるトンネル磁気抵抗（TMR）センサーの感度をより飛躍させる可能性もある。

さらに他のスピントロニクスデバイスへの応用展開も考えられ、東北大はセンダスト薄膜研究のさらなる広がりに期待を寄せている。