磁性材料の製造方法であって、a基板を提供するステップと、b低エネルギー磁性イオンを前記基板に注入するステップと、c大気圧未満のチャンバー中で、前記注入された基板を荷電粒子ビームでピーク温度まで加熱し、場合により前記ピーク温度を所定の時間維持し、前記注入された基板の温度を低下させて、前記磁性材料を得るステップとを含む、方法。前記基板が絶縁体である、請求項1に記載の方法。前記基板が絶縁性の酸化物または窒化物である、請求項1または2に記載の方法。前記基板が、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、窒化ケイ素、酸化ジルコニウム、酸化マグネシウム、および酸化ハフニウムからなる群から選択される、請求項1~3のいずれか一項に記載の方法。前記基板が、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、および窒化ケイ素からなる群から選択される、請求項1~4のいずれか一項に記載の方法。前記磁性イオンが、鉄、コバルト、ニッケル、サマリウム、ネオジム、およびクロムからなる群から選択される、請求項1~5のいずれか一項に記載の方法。前記磁性イオンが、鉄、コバルト、サマリウム、およびニッケルからなる群から選択される、請求項1~6のいずれか一項に記載の方法。前記ステップb中、2種類以上のイオンが逐次注入される、請求項1~7のいずれか一項に記載の方法。前記イオンが、鉄およびコバルト、またはサマリウムおよびコバルトである、請求項8に記載の方法。前記ステップb中、前記磁性イオンが前記基板の深さ約100nmまで浸透する、請求項1~9のいずれか一項に記載の方法。前記磁性イオンが約5keV~約50keVの間のビームエネルギーで注入される、請求項1~10のいずれか一項に記載の方法。前記磁性イオンが約5keV~約20keVの間のビームエネルギーで注入される、請求項1~11のいずれか一項に記載の方法。前記磁性イオンが約1.0×1015イオン/cm2~約1.0×1017イオン/cm2の間のフルエンスで注入される、請求項1~12のいずれか一項に記載の方法。前記ステップc中の圧力が約1×10-6mbar未満である、請求項1~13のいずれか一項に記載の方法。前記荷電粒子ビームが電子ビームである、請求項1~14のいずれか一項に記載の方法。前記ピーク温度が約500°C~約1400°Cの間である、請求項1~15のいずれか一項に記載の方法。前記ピーク温度が約0秒~約3時間の間で維持される、請求項1~16のいずれか一項に記載の方法。前記ステップc中、前記注入されたイオンが凝集して前記基板中で磁性ナノクラスターを形成する、請求項1~17のいずれか一項に記載の方法。電気絶縁基板中に磁性ナノクラスターを含む磁性材料の製造方法であって、a前記電気絶縁基板を提供するステップと、b鉄、コバルト、ニッケル、サマリウム、ネオジム、およびクロムのイオンからなる群から選択される第1の低エネルギーイオン種を約5nm~約100nmの間の深さまで前記基板に注入し、場合により、鉄、コバルト、ニッケル、サマリウム、ネオジム、クロム、酸素、およびホウ素のイオンからなる第2の群から選択される1種類以上の低エネルギーイオン種を約5nm~約100nmの間の深さまで前記基板に注入するステップであって、前記第2の群から選択される前記種が、前記第1の種とは異なるステップと、c約1×10-6mbar未満の圧力のチャンバー中で、前記注入された基板を電子ビームで約500°C~約1400°Cの間のピーク温度まで加熱し、場合により、前記注入されたイオンが凝集して磁性ナノクラスターを形成するように前記ピーク温度を所定の時間維持し、前記注入された基板の温度を低下させて、前記磁性材料を得るステップとを含む、方法。電気絶縁基板中に磁性ナノクラスターを含む磁性材料の製造方法であって、a前記電気絶縁基板を提供するステップと、b鉄、コバルト、ニッケル、サマリウム、ネオジム、およびクロムのイオンからなる群から選択される第1の低エネルギーイオン種を約5nm~約100nmの間の深さまで前記基板に注入し、場合により、鉄、コバルト、ニッケル、サマリウム、ネオジム、クロム、酸素、およびホウ素のイオンからなる第2の群から選択される1種類以上の低エネルギーイオン種を約5nm~約100nmの間の深さまで前記基板に注入するステップであって、前記第2の群から選択される前記種が、前記第1の種とは異なるステップと、c約1×10-6mbar未満の圧力のチャンバー中で、前記注入されたイオンが凝集して磁性ナノクラスターを形成するのに有効なピーク温度および時間で、前記注入された基板を電子ビームで加熱し、前記注入された基板の温度を低下させて、前記磁性材料を得るステップとを含む、方法。電気絶縁基板中に磁性ナノクラスターを含む磁性材料の製造方法であって、a前記電気絶縁基板を提供するステップと、b鉄、コバルト、ニッケル、およびサマリウムのイオンからなる群から選択される少なくとも1種類の磁性イオン種を前記基板に、約5keV~約50keVの間のビームエネルギーおよび約1.0×1015イオン/cm2~約1.0×1017イオン/cm2の間のフルエンスで注入するステップと、c約1×10-6mbar未満の圧力のチャンバー中で、前記注入された基板を電子ビームで約600°C~約1200°Cの間のピーク温度まで加熱し、場合により、前記注入されたイオンが凝集して磁性ナノクラスターを形成するように前記ピーク温度を所定の時間維持し、前記注入された基板の温度を低下させて、前記磁性材料を得るステップとを含む、方法。電気絶縁基板中に磁性ナノクラスターを含む磁性材料の製造方法であって、a前記電気絶縁基板を提供するステップと、b鉄、コバルト、ニッケル、およびサマリウムのイオンからなる群から選択される少なくとも1種類の磁性イオン種を前記基板に、約5keV~約50keVの間のビームエネルギーおよび約1.0×1015イオン/cm2~約1.0×1017イオン/cm2の間のフルエンスで注入するステップと、c約1×10-6mbar未満の圧力のチャンバー中で、前記注入されたイオンが凝集して磁性ナノクラスターを形成するのに有効なピーク温度および時間で、前記注入された基板を電子ビームで加熱し、前記注入された基板の温度を低下させて、前記磁性材料を得るステップとを含む、方法。請求項1~22のいずれか一項に記載の方法によって製造された磁性材料。荷電粒子ビームでアニールされた磁性ナノクラスターを基板中に含む磁性材料。電気絶縁基板中の約0nm~約100nmの間の深さに磁性ナノクラスターを含む磁性材料であって、前記ナノクラスターの直径が約80nm以下である、磁性材料。電気絶縁基板中の約0nm~約100nmの間の深さに磁性ナノクラスターを含む磁性材料であって、前記ナノクラスターが鉄、コバルト、鉄/コバルト、サマリウム、サマリウム/コバルト、またはニッケルを含み、前記ナノクラスターの直径が約80nm以下である、磁性材料。電気絶縁基板中の約0nm~約100nmの間の深さに磁性ナノクラスターを含む磁性材料であって、前記ナノクラスターが鉄、コバルト、鉄/コバルト、サマリウム/コバルト、またはニッケルを含み、前記ナノクラスターの直径が約80nm以下である、磁性材料。請求項23~27のいずれか一項に記載の磁性材料を含む磁気電気デバイス。請求項1~22のいずれか一項に記載の方法によって磁性材料を製造するステップを含む、電子集積回路の製造方法。請求項23~27のいずれか一項に記載の磁性材料を含む電子回路。請求項28に記載の磁気電気デバイスを含む電子回路。磁気電子デバイスとして使用するための、請求項23~27のいずれか一項に記載の磁性材料。したがって、本発明の目的の1つは、上記欠点を回避し、および/または少なくとも公衆に有用な選択を提供するための方法を提供することである。本発明の他の特徴は、例としてのみ提供される以下の説明から明らかとなるであろう。本明細書において、特許明細書、他の外部文書、またはその他の情報源に言及した場合、本発明の特徴を議論する状況を提供することを一般に目的としている。特に明記しない限り、このような外部文書に関する言及が、そのような文書、またはそのような情報源が、あらゆる権限において、従来技術である、または当技術分野における共通の一般知識の一部を形成することを認めるものと解釈すべきではない。第1の態様においては、本発明は、磁性材料の製造方法であって、a基板を提供するステップと、b低エネルギー磁性イオンを基板に注入するステップと、c大気圧未満のチャンバー中で、注入された基板を荷電粒子ビームでピーク温度まで加熱し、場合によりピーク温度を所定の時間維持し、注入された基板の温度を低下させて、磁性材料を得るステップとを含む方法を提供する。さらなる一態様においては、本発明は、実質的に本発明の方法により製造された磁性材料を提供する。別の一態様においては、本発明は、基板中に磁性ナノクラスターの層を含む磁性材料を提供する。別の一態様においては、本発明は、荷電粒子ビームでアニールされた磁性ナノクラスターの層を含む磁性材料を提供する。別の一態様においては、本発明は、荷電粒子ビームでアニールされた磁性ナノクラスターを含む層を基板中に含む磁性材料を提供する。別の一態様においては、本発明は、荷電粒子ビームでアニールされた磁性ナノクラスターを基板中に含む磁性材料を提供する。別の一態様においては、本発明は、磁性ナノクラスターを含む表面近傍バンドを基板中に含む磁性材料を提供する。別の一態様においては、本発明は、本発明の磁性材料を含む磁気電気デバイスを提供する。別の一態様においては、本発明は、本発明の方法によって磁性材料を製造するステップを含む電子集積回路の製造方法を提供する。別の一態様においては、本発明は、本発明の磁性材料を含む電子回路を提供する。別の一態様においては、本発明は、本発明の磁気電気デバイスを含む電子回路を提供する。別の一態様においては、本発明は、磁気電子デバイス中に使用するための本発明の磁性材料を提供する。本発明は、本出願の明細書において、個別にまたは集合的に言及または表示される部品、要素、および特徴、ならびに任意の2つ以上の前記部品、要素、または特徴の任意のまたはあらゆる組み合わせにあると広く言うこともでき、本発明が関連する技術分野において周知の同等物を有する特定の完全体が本明細書において言及される場合、そのような周知の均等物は、個別に記載されるかのように本明細書に組み入れられるものと見なされる。さらに、本発明の特徴または態様がマーカッシュ群で記載される場合、それによって本発明が、そのマーカッシュ群の任意の個別の要素または要素の部分群でも記載されることを当業者は理解されよう。本明細書において使用される場合、名詞の後に続くsは、その名詞の複数形および/または単数形を意味する。本明細書において使用される場合用語および/またはは、およびまたはまたはあるいはその両方を意味する。本明細書において使用される場合、用語ナノクラスターは、少なくとも1つの寸法が約1nm~約100nmの範囲内にあるクラスターを意味する。本明細書において使用される場合、用語磁性材料は、常磁性、超常磁性、強磁性、フェリ磁性、および/または反強磁性である材料を意味する。本明細書において使用される場合、用語磁性ナノクラスターは、常磁性、超常磁性、強磁性、フェリ磁性、および/または反強磁性であるナノクラスターを意味する。本明細書において使用される場合、用語含むcomprisingは、少なくとも部分的には~からなることを意味する。本明細書において用語含むを含めてそれぞれの表現を説明する場合、それ以外の特徴、すなわちその用語によって示されるもの以外の特徴も存在しうる。含むcompriseおよび含むcomprisesなどの関連する用語も同じ方法で解釈される。本明細書において開示される数の範囲たとえば、1~10への言及は、その範囲内のすべての有理数たとえば、1、1.1、2、3、3.9、4、5、6、6.5、7、8、9、および10への言及をも含み、その範囲内の実数のあらゆる範囲たとえば、2~8、1.5~5.5、および3.1~4.7をも含むことを意図しており、したがって、本明細書において明示的に開示されるすべての部分的範囲が、これによって明示的に開示される。これらは特に意図された単なる例であり、列挙される最低値と最高値との間の数値範囲のあらゆる可能な組み合わせが、同様の方法で本出願において明示的に記載されるものと見なされるべきである。本発明は、大まかには上記規定の通りであるが、本発明がそれに限定されるものではなく、以下の説明が例となる実施形態をも本発明が含むことを、当業者には理解されよう。以下、図面を参照しながら本発明を説明する。低エネルギーイオン注入と荷電粒子ビームアニールとの組み合わせによって、表面近傍の磁性ナノクラスターバンドを基板中に含む磁性材料の製造に有利な方法が提供される。化学合成方法とは異なり、他の場合には製造後に精製処理が必要となる副生成物の形成が、この組み合わせでは一般に回避される。さらに、イオン注入およびアニール手順によって、相分離プロセスが開始し、それによって、注入される原子の深さ、分布、および数、ならびに磁性材料の製造中に得られる磁性ナノクラスターを制御することができる。したがって、第1の態様においては、本発明は、磁性材料の製造方法であって、a基板を提供するステップと、b低エネルギー磁性イオンを基板に注入するステップと、c大気圧未満のチャンバー中で、注入された基板を荷電粒子ビームでピーク温度まで加熱し、場合によりピーク温度を所定の時間維持し、注入された基板の温度を低下させて、磁性材料を得るステップとを含む方法を提供する。基板基板は、好ましくは電気絶縁体である。ある実施形態においては、基板は誘電体である。基板は結晶性または非晶質であってよい。ある実施形態においては、基板は、絶縁性の酸化物または窒化物である。ある実施形態においては、基板は、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、窒化ケイ素、酸化ジルコニウム、酸化マグネシウム、および酸化ハフニウムからなる群から選択される。好ましくは、基板は、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、窒化ケイ素、および酸化マグネシウムからなる群から選択される。別の好ましい一実施形態においては、基板は、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、および窒化ケイ素からなる群から選択される。より好ましくは、基板は二酸化ケイ素または窒化ケイ素から選択される。ある実施形態においては、基板は、電気絶縁体の層を第2の材料の上に含む。好適な材料は当業者に周知である。好ましい材料としては、限定するものではないが、炭素、ゲルマニウム、ケイ素、二酸化ケイ素、およびガラスなどの半導体および絶縁体が挙げられる。ある実施形態においては、基板は、シリコン上に二酸化ケイ素または窒化ケイ素の層を含む。基板はドープされない場合もあるし、または基板の少なくとも1つの層を、周知のドーピング技術によって改質することもできる。ある実施形態においては、基板は、水素、ヘリウム、リチウム、またはベリリウムのイオンがドープされる。ある好ましい実施形態においては、基板は、水素イオンまたはヘリウムイオンがドープされる。基板は、たとえばイオン注入によってドープすることができる。したがって、ある実施形態においては、本発明の方法は、ステップbの前に、水素、ヘリウム、リチウム、またはベリリウムのイオンを基板に注入することによる基板のプレドーピングの追加のステップをさらに含む。場合により、プレドープされた基板は、低エネルギー磁性イオンを注入する前にアニールすることができる。イオン注入イオン注入は、ある材料のイオンを別の固体に注入し、それによってその固体の性質を変化させるプロセスである。これらのイオンは、イオンがターゲットとは異なる元素の場合があるのでターゲットの化学変化と、ターゲットの結晶構造が損傷またはさらには破壊されうるので構造変化との両方を誘発する。イオン注入装置は、当技術分野において周知であり、典型的には、イオン源、選択されたエネルギーまでイオンが静電的に加速される加速器、ビーム誘導システム、および注入される基板であるターゲットにイオンを衝突させるターゲットチャンバーを含む。好ましくは、低エネルギー磁性イオンを注入するステップは、低エネルギー磁性イオンの質量分離収束ビームを使用する。ある好ましい実施形態においては、ビームは同位体分離される。ある好ましい実施形態においては、低エネルギー磁性イオンを注入するステップが室温で行われる。別の実施形態においては、注入は低温または高温で行われる。温度制御されたイオン注入技術は当技術分野において周知である。磁性イオンは磁気モーメントを有する。好ましくは、磁性イオンは、鉄、コバルト、ニッケル、サマリウム、ネオジム、およびクロムからなる群から選択される。ある好ましい実施形態においては、磁性イオンは、鉄、コバルト、サマリウム、およびニッケルからなる群から選択される。ある好ましい実施形態においては、磁性イオンは、鉄、コバルト、およびニッケルからなる群から選択される。本発明は、2種類以上のイオンが逐次注入される実施形態をも考慮している。当業者には認識されているように、磁性ナノクラスターを形成するために、本発明の方法中に、独立して、またはイオンから形成されるナノクラスターの一部として、0ではない磁気モーメントを有するように、注入イオンが適切な電子構成を有する必要がある。すなわち、注入イオン、および結果として得られるナノクラスターは不対電子を有する必要がある。適切な電子配置を有しない原子は、独自に0ではない磁気モーメントを有することができず、適切な電子配置を有する別の原子を有する磁性ナノクラスターのみを形成することができる。したがって、これらの実施形態においては、すべてのイオンが磁性を有してもよいし、1種類のイオンのみが磁性を有してもよい。これらの実施形態においては、イオンは好ましくは鉄、コバルト、ニッケル、サマリウム、ネオジム、クロム、酸素、およびホウ素からなる群から選択される。これらの実施形態においては、イオンはより好ましくは鉄、コバルト、およびサマリウムからなる群から選択される。たとえば、酸化鉄の磁性ナノクラスターを基板中に形成することが望ましい実施形態においては、鉄イオンおよび酸素イオンを逐次注入することができる。同様に、鉄/コバルトまたはサマリウム/コバルトの磁性ナノクラスターを基板中に形成することが望ましい実施形態においては、鉄イオンおよびコバルトイオン、あるいはサマリウムイオンおよびコバルトイオンを逐次注入することができる。ある好ましい実施形態においては、イオンビームは一価のイオンからなるが、本発明がそれに限定されるものではない。たとえば、注入イオンが鉄である一部の実施形態においては、注入イオンはFe、Fe2、またはFe3であってよい。当業者には認識されているように、イオンエネルギーに到達するために、二価のイオンに必要な加速電圧は、たとえば場合の一価のイオンの場合の半分である。しかし、たとえば二価のイオンの注入中の電流密度は、イオン化エネルギーがより高くなるため、対応する一価のイオンの場合よりも低くなる。注入中のこの電流密度の低下によって、イオン流束が減少し、一価のイオンと同じフルエンスを以下のイオンで実現するために必要な時間が増加する。イオン注入のための典型的なイオンエネルギーは10~500keVの範囲内である。しかし、本発明の方法においては、イオンが約5nm~約100nmの間の深さまでのみ基板に浸透することが好ましい。別の好ましい実施形態においては、イオンは約5nm~約50nmの間の深さまで基板に浸透する。別の実施形態においては、イオンは約5nm~約40nmの間、約5nm~約30nmの間、または約5nm~約20nmの間の深さまで基板に浸透する。別の実施形態においては、イオンは、最大約5nm、約10nm、約15nm、約20nm、約25nm、約30nm、約35nm、約40nm、約45nm、約50nm、約55nm、約60nm、約65nm、約70nm、約75nm、約80nm、約85nm、約90nm、約95nm、または約100nmの深さまで基板に浸透する。したがって、イオンエネルギーは比較的低く、一般に約1keV~約100keVの間である。これより低いエネルギーでは、ターゲットの損傷が非常にわずかとなり、これはイオンビーム堆積と一般に記載される。ある実施形態においては、イオンビームは基板に対して実質的に垂直である。好ましくは、イオンは約70keV未満のビームエネルギーで注入される。ある実施形態においては、イオンは約5keV~約70keVの間のビームエネルギーで注入される。あるいは、イオンは約5keV~約50keVの間のビームエネルギーで注入することができる。別の好ましい実施形態においては、イオンは、約50keV未満、約45keV未満、約40keV未満、約35keV未満、約30keV未満、約25keV未満、約20keV未満、または約15keV未満のビームエネルギーで注入される。別の好ましい実施形態においては、イオンは、約50keV未満、約45keV未満、約40keV未満、約35keV未満、約30keV未満、約25keV未満、または約20keV未満のビームエネルギーで注入される。別の好ましい実施形態においては、イオンは、約50keV以下、約45keV以下、約40keV以下、約35keV以下、約30keV以下、約25keV以下、約20keV以下、または約15keV以下のビームエネルギーで注入される。別の好ましい実施形態においては、イオンは、約50keV以下、約45keV以下、約40keV以下、約35keV以下、約30keV以下、約25keV以下、または約20keV以下のビームエネルギーで注入される。ある好ましい実施形態においては、イオンは約5keV~約20keVの間のビームエネルギーで注入することができる。ある好ましい実施形態においては、イオンは約5keV~約15keVの間のビームエネルギーで注入することができる。イオンが基板に浸透する深さと、そのイオンの性質およびエネルギーならびに基板へのイオンビームの入射角との間に、ある関係が存在することは当業者であれば認識しているであろう。たとえば、15keVの56Feのイオンが二酸化ケイ素に垂直に入射すると、約10nm~約15nmの間でイオンが最高濃度となり、最大深さは約30nmとなり、7.5keVの56Feイオンが二酸化ケイ素に入射する場合の最大深さは約17nmとなり、20keVの62Smイオンが二酸化ケイ素に入射する場合の最大深さは約25nmとなり、8keVの5Bイオンが二酸化ケイ素に入射する場合の最大深さは約65nmとなる。ある好ましい実施形態においては、均一な注入を行うために、注入イオンビームが基板表面上にラスター走査される。必要なイオンフルエンスに到達した後に、注入イオンビームを停止させる。イオンフルエンスは、注入中に基板に入射されるイオン流束と時間との積である。本発明のある実施形態においては、イオンフルエンスは約1.0×1015イオン/cm2~約1.0×1017イオン/cm2の間である。ある好ましい実施形態においては、イオンフルエンスは約1.0×1015イオン/cm2~約8.5×1016イオン/cm2の間である。ある好ましい実施形態においては、イオンフルエンスは約1.0×1015イオン/cm2~約5.0×1016イオン/cm2の間である。別の好ましい実施形態においては、イオンフルエンスは約1.0×1016イオン/cm2である。有利には、本発明の方法によって、注入イオンの濃度およびイオン注入の深さを正確に制御することができる。荷電粒子ビームアニール荷電粒子ビームアニールは、ステップbの磁性イオンの注入後の、加熱/アニールステップcに使用される。注入とアニールとで異なる装置が使用される実施形態においては、注入後に、基板は注入チャンバーから荷電粒子ビームアニールチャンバーに移される。移動時間は重要ではない。注入されたサンプルは、環境が制御された条件下で、すなわち低湿度で約20°Cの典型的な温度における汚染されていない環境中に数日間保管することができる。荷電粒子ビームアニールは、非常に精密な技術であり、これによってターゲット注入される基板を、約1×10-6mbar未満の残留ガス圧の高真空下で制御された方法で加熱することができる。ある好ましい実施形態においては、残留ガス圧は約2×10-7mbar以下である。ある好ましい実施形態においては、残留ガス圧は約1×10-7mbar以下である。好ましくは、加熱/アニールステップcにおいて電子ビームが使用される。使用できる他の荷電粒子ビームとしては、イオンビーム、プロトンビーム、および陽電子ビームが挙げられる。ある実施形態においては、プロトンビームが加熱/アニールステップに使用される。別の実施形態においては、陽電子ビームが加熱/アニールステップに使用される。ある好ましい実施形態においては、十分に不純物のないたとえば炭化水素のない環境をアニールステップ全体で維持するために、荷電粒子ビームアニール装置は、サンプルホルダーの近くに配置された液体窒素トラップを含む。イオン注入ステップ中に基板ターゲットに浸透し損傷するため、あらゆる不純物の影響を受けやすいので、アニール中には十分に不純物のない環境を使用することが好ましい。荷電粒子ビームアニールプロセスは、典型的には室温で開始し、2つまたは3つの段階で進行する。第1の段階では、注入された基板をピーク温度まで加熱する。場合により使用される第2の段階では、ある時間の間、ピーク温度を維持する。アニールプロセスの第3の段階では、アニールチャンバーから取り出す前に、基板を室温まで冷却する。荷電粒子ビームが電子ビームである実施形態においては、注入された基板はピーク温度、好ましくは約500°C~約1400°Cの間まで加熱され、場合によりそのピーク温度で維持され、次に室温まで冷却される。注入された基板が加熱されるピーク温度は、基板の融点よりも低い。基板が結晶性である実施形態においては、ピーク温度は典型的には約1200°C未満である。基板が非晶質である一部の実施形態においては、より高いピーク温度を使用することができる。当業者であれば認識しているように、最低ピーク温度は、所望の磁性ナノクラスターが形成される相の熱力学的平衡に基づいて選択することができる。たとえば、SmCo5相の形成には、約1100°Cの最低ピーク温度が必要である。好ましくは、加熱ステップにおいて電子ビームを基板表面上にラスター走査させる。電子ビームは、典型的には約1~約10kHzの間の周波数で基板上にラスター走査される。ラスター走査の周波数は、基板表面全体で温度が均一になるように一般に選択される。好ましくは、電子ビームのエネルギー約20keVである。基板は、約1°C/s~約1000°C/sの間の温度勾配で加熱することができる。ある実施形態においては、温度勾配は、約1°C/s~約100°C/sの間、好ましくは約1°C/s~約50°C/sの間、より好ましくは約5°C/s~約20°C/sの間である。ある好ましい実施形態においては、ピーク温度は約600°C~約1200°Cの間である。別の好ましい実施形態においては、ピーク温度は約600°C~約1180°Cの間である。別の好ましい実施形態においては、ピーク温度は約600°C、約800°C、約1000°C、または約1180°Cである。別の好ましい実施形態においては、ピーク温度は約600°C、約800°C、約940°C、約1000°C、または約1180°Cである。別の好ましい実施形態においては、ピーク温度は約600°C、約800°C、約940°C、または約1000°Cである。別の好ましい実施形態においては、ピーク温度は約600°C、約800°C、または約1000°Cである。SmCo5ナノクラスターが形成されるある好ましい実施形態においては、ピーク温度は約1180°Cである。鉄、ニッケル、コバルト、鉄/コバルトまたはサマリウム/コバルトのナノクラスターが形成される別の好ましい実施形態においては、ピーク温度は約600°C、約800°C、約940°C、または約1000°Cである。鉄、ニッケル、コバルト、または鉄/コバルトのナノクラスターが形成される別の好ましい実施形態においては、ピーク温度は約600°C、約800°C、または約1000°Cである。ある実施形態においては、ピーク温度は約0秒~約3時間の間で維持されるが、より長時間ピーク温度を維持してもよい。ある好ましい実施形態においては、ピーク温度は約5秒~約2時間の間で維持される。基板の温度は、約-1°C/s~約-200°C/sの間の温度勾配で低下させることができる。ある実施形態においては、温度勾配は約-1°C/s~約-100°C/sの間、好ましくは約-1°C/s~約-50°C/sの間、より好ましくは約-5°C/s~約-20°C/sの間である。本発明のある実施形態においては、イオン注入およびアニールステップbおよびcが同時に行われる。これらの実施形態においては、イオンビームおよび荷電粒子ビームの入射角は、両方のビームが基板上に同時に衝突するように選択される。アニール後、基板をアニールチャンバーから取り出して周囲環境に移動させることができる。荷電粒子ビームアニール中に、注入されたイオンが凝集して、基板中で磁性ナノクラスターが形成される。荷電粒子ビームアニールによって、注入イオンの移動度が向上し、それによってナノクラスターが成長する。さらに、荷電粒子ビームアニールによって、基板表面が除去され、その結果、ナノクラスターが基板表面に現れる。たとえば、ラザフォード後方散乱分光法RBSによる分析では、15keVの56Feイオンを1×1017イオン/cm2のフルエンスで注入した二酸化ケイ素基板の厚さが、1000°Cにおいて2×10-7mbarの圧力で2時間の電子ビームアニールを行った後に、40nm減少したことが示された。荷電粒子ビームアニール中に基板が除去される速度は、たとえば荷電粒子ビームおよび基板の性質に依存する。たとえば、加熱/アニールステップ中にプロトンビームが使用される場合を電子ビームと比較すると、除去速度が異なる。同様に、電子ビームアニールアニール中の除去速度は、基板が窒化ケイ素である場合よりも、二酸化ケイ素である場合の方が大きい。本発明のある実施形態は、磁性ナノクラスターを電気絶縁基板中に含む磁性材料の製造方法であって、a電気絶縁基板を提供するステップと、b鉄、コバルト、ニッケル、サマリウム、ネオジム、およびクロムのイオンからなる群から選択される第1の低エネルギーイオン種を、約5nm~約100nmの間の深さまで基板に注入し、場合により、鉄、コバルト、ニッケル、サマリウム、ネオジム、クロム、酸素、およびホウ素のイオンからなる第2の群から選択される1種類以上の低エネルギーイオン種を、約5nm~約100nmの間の深さまで基板に注入するステップであって、第2の群から選択される種が第1の種とは異なるステップと、c約1×10-6mbar未満の圧力のチャンバー中で、注入された基板を電子ビームで約500°C~約1400°Cの間のピーク温度まで加熱し、場合により、注入されたイオンが凝集して磁性ナノクラスターを形成するようにピーク温度を所定の時間維持し、注入された基板の温度を低下させて、磁性材料を得るステップとを含む方法を提供する。本発明のある実施形態は、磁性ナノクラスターを電気絶縁基板中に含む磁性材料の製造方法であって、a電気絶縁基板を提供するステップと、b鉄、コバルト、ニッケル、サマリウム、ネオジム、およびクロムのイオンからなる群から選択される第1の低エネルギーイオン種を、約5nm~約100nmの間の深さまで基板に注入し、場合により、鉄、コバルト、ニッケル、サマリウム、ネオジム、クロム、酸素、およびホウ素のイオンからなる第2の群から選択される1種類以上の低エネルギーイオン種を、約5nm~約100nmの間の深さまで基板に注入するステップであって、第2の群から選択される種が第1の種とは異なるステップと、c約1×10-6mbar未満の圧力のチャンバー中で、注入されたイオンが凝集して磁性ナノクラスターを形成するのに有効なピーク温度および時間で、注入された基板を電子ビームで加熱し、注入された基板の温度を低下させて、磁性材料を得るステップとを含む方法を提供する。本発明のある実施形態は、磁性ナノクラスターを電気絶縁基板中に含む磁性材料の製造方法であって、a電気絶縁基板を提供するステップと、b鉄、コバルト、ニッケル、およびサマリウムのイオンからなる群から選択される少なくとも1種類の磁性イオン種を基板に、約5keV~約50keVの間のビームエネルギーおよび約1.0×1015イオン/cm2~約1.0×1017イオン/cm2の間のフルエンスで注入するステップと、c約1×10-6mbar未満の圧力のチャンバー中で、注入された基板を電子ビームで約600°C~約1200°Cの間のピーク温度まで加熱し、場合により、注入されたイオンが凝集して磁性ナノクラスターを形成するようにピーク温度を所定の時間維持し、注入された基板の温度を低下させて、磁性材料を得るステップとを含む方法を提供する。本発明のある実施形態は、磁性ナノクラスターを電気絶縁基板中に含む磁性材料の製造方法であって、a電気絶縁基板を提供するステップと、b鉄、コバルト、ニッケル、およびサマリウムのイオンからなる群から選択される少なくとも1種類の磁性イオン種を基板に、約5keV~約50keVの間のビームエネルギーおよび約1.0×1015イオン/cm2~約1.0×1017イオン/cm2の間のフルエンスで注入するステップと、c約1×10-6mbar未満の圧力のチャンバー中で、注入されたイオンが凝集して磁性ナノクラスターを形成するのに有効なピーク温度および時間で、注入された基板を電子ビームで加熱し、注入された基板の温度を低下させて、磁性材料を得るステップとを含む方法を提供する。本発明のある実施形態は、磁性ナノクラスターを絶縁性の酸化物または窒化物の基板中に含む磁性材料の製造方法であって、a絶縁性の酸化物または窒化物の基板を提供するステップと、b鉄、コバルト、ニッケル、およびサマリウムのイオンからなる群から選択される少なくとも1種類の磁性イオン種を基板に、約5keV~約50keVの間のビームエネルギーおよび約1.0×1015イオン/cm2~約1.0×1017イオン/cm2の間のフルエンスで注入するステップと、c約1×10-6mbar未満の圧力のチャンバー中で、注入された基板を電子ビームで約600°C~約1200°Cの間のピーク温度まで加熱し、場合により、注入されたイオンが凝集して磁性ナノクラスターを形成するようにピーク温度を所定の時間維持し、注入された基板の温度を低下させて、磁性材料を得るステップとを含む方法を提供する。本発明のある実施形態は、磁性ナノクラスターを絶縁性の酸化物または窒化物の基板中に含む磁性材料の製造方法であって、a絶縁性の酸化物または窒化物の基板を提供するステップと、b鉄、コバルト、ニッケル、およびサマリウムのイオンからなる群から選択される少なくとも1種類の磁性イオン種を基板に、約5keV~約50keVの間のビームエネルギーおよび約1.0×1015イオン/cm2~約1.0×1017イオン/cm2の間のフルエンスで注入するステップと、c約1×10-6mbar未満の圧力のチャンバー中で、注入されたイオンが凝集して磁性ナノクラスターを形成するのに有効なピーク温度および時間で、注入された基板を電子ビームで加熱し、注入された基板の温度を低下させて、磁性材料を得るステップとを含む方法を提供する。本発明のある実施形態は、磁性ナノクラスターを絶縁性の酸化物または窒化物の基板中に含む磁性材料の製造方法であって、a絶縁性の酸化物または窒化物の基板を提供するステップと、b鉄、コバルト、またはニッケルのイオンを基板に、約5keV~約50keVの間のビームエネルギーおよび約1.0×1015イオン/cm2~約1.0×1017イオン/cm2の間のフルエンスで注入するステップと、c約1×10-6mbar未満の圧力のチャンバー中で、注入された基板を電子ビームで約600°C~約1200°Cの間のピーク温度まで加熱し、場合により、注入されたイオンが凝集して磁性ナノクラスターを形成するようにピーク温度を所定の時間維持し、注入された基板の温度を低下させて、磁性材料を得るステップとを含む方法を提供する。本発明のある実施形態は、磁性ナノクラスターを絶縁性の酸化物または窒化物の基板中に含む磁性材料の製造方法であって、a絶縁性の酸化物または窒化物の基板を提供するステップと、b鉄、コバルト、またはニッケルのイオンを基板に、約5keV~約50keVの間のビームエネルギーおよび約1.0×1015イオン/cm2~約1.0×1017イオン/cm2の間のフルエンスで注入するステップと、c約1×10-6mbar未満の圧力のチャンバー中で、注入されたイオンが凝集して磁性ナノクラスターを形成するのに有効なピーク温度および時間で、注入された基板を電子ビームで加熱し、注入された基板の温度を低下させて、磁性材料を得るステップとを含む方法を提供する。本発明のある実施形態は、磁性ナノクラスターを絶縁性の酸化物または窒化物の基板中に含む磁性材料の製造方法であって、a絶縁性の酸化物または窒化物の基板を提供するステップと、b鉄イオンまたはサマリウムイオンを基板に、約5keV~約50keVの間のビームエネルギーおよび約1.0×1015イオン/cm2~約1.0×1017イオン/cm2の間のフルエンスで注入し、次にコバルトイオンを基板に、約5keV~約50keVの間のビームエネルギーおよび約1.0×1015イオン/cm2~約1.0×1017イオン/cm2の間のフルエンスで注入するステップと、c約1×10-6mbar未満の圧力のチャンバー中で、注入された基板を電子ビームで約600°C~約1200°Cの間のピーク温度まで加熱し、場合により、注入されたイオンが凝集して磁性ナノクラスターを形成するようにピーク温度を所定の時間維持し、注入された基板の温度を低下させて、磁性材料を得るステップとを含む方法を提供する。本発明のある実施形態は、磁性ナノクラスターを絶縁性の酸化物または窒化物の基板中に含む磁性材料の製造方法であって、a絶縁性の酸化物または窒化物の基板を提供するステップと、b鉄イオンまたはサマリウムイオンを基板に、約5keV~約50keVの間のビームエネルギーおよび約1.0×1015イオン/cm2~約1.0×1017イオン/cm2の間のフルエンスで注入し、次にコバルトイオンを基板に、約5keV~約50keVの間のビームエネルギーおよび約1.0×1015イオン/cm2~約1.0×1017イオン/cm2の間のフルエンスで注入するステップと、c約1×10-6mbar未満の圧力のチャンバー中で、注入されたイオンが凝集して磁性ナノクラスターを形成するのに有効なピーク温度および時間で、注入された基板を電子ビームで加熱し、注入された基板の温度を低下させて、磁性材料を得るステップとを含む方法を提供する。構造特性さらなる一態様においては、本発明は、実質的に本発明の方法によって製造された磁性材料を提供する。別の一態様においては、本発明は、磁性ナノクラスターの層を基板中に含む磁性材料を提供する。別の一態様においては、本発明は、荷電粒子ビームでアニールされた磁性ナノクラスターの層を含む磁性材料を提供する。別の一態様においては、本発明は、荷電粒子ビームでアニールされた磁性ナノクラスターを含む層を基板中に含む磁性材料を提供する。別の一態様においては、本発明は、荷電粒子ビームでアニールされた磁性ナノクラスターを基板中に含む磁性材料を提供する。別の一態様においては、本発明は、磁性ナノクラスターを含む表面近傍バンドを基板中に含む磁性材料を提供する。ある実施形態においては、磁性ナノクラスターを含む層またはバンドは、基板中の最大深さが、約5nm、約10nm、約15nm、約20nm、約25nm、約30nm、約35nm、約40nm、約45nm、約50nm、約55nm、約60nm、約65nm、約70nm、約75nm、約80nm、約85nm、約90nm、約95nm、または約100nmとなる。別の好ましい実施形態においては、磁性ナノクラスターを含む層またはバンドの存在する基板中の深さは、約0nm~約100nmの間、約0nm~約90nmの間、約0nm~約80nmの間、約0nm~約70nmの間、約0nm~約60nmの間、約0nm~約50nmの間、約0nm~約40nmの間、約0nm~約30nmの間、約0nm~約20nmの間、約0nm~約15nmの間、または約0nm~約10nmの間である。ある実施形態においては、磁性材料は、均一に分散した磁性ナノクラスターの層を基板中に含む。ある実施形態においては、磁性ナノクラスターは、基板中に約100nmの最大深さまで埋め込まれる。別の実施形態においては、磁性ナノクラスターは、基板中に約50nmの最大深さまで埋め込まれる。別の実施形態においては、磁性ナノクラスターは、約5nm、約10nm、約15nm、約20nm、約25nm、約30nm、約35nm、約40nm、約45nm、約50nm、約55nm、約60nm、約65nm、約70nm、約75nm、約80nm、約85nm、約90nm、約95nm、または約100nmの最大深さまで基板中に埋め込まれる。ある好ましい実施形態においては、磁性材料は、基板中の約0~約5nmの深さに磁性ナノクラスターを含む層を含む。別の好ましい実施形態においては、磁性ナノクラスターは、基板中の約0nm~約100nmの間の深さに存在する。別の好ましい実施形態においては、磁性ナノクラスターは、約0nm~約50nmの間の深さに存在する。別の好ましい実施形態においては、磁性ナノクラスターは、約0nm~約100nmの間、約0nm~約90nmの間、約0nm~約80nmの間、約0nm~約70nmの間、約0nm~約60nmの間、約0nm~約50nmの間、約0nm~約40nmの間、約0nm~約30nmの間、約0nm~約20nmの間、約0nm~約15nmの間、または約0nm~約10nmの間の深さに存在する。ある実施形態においては、ナノクラスターは擬球形である。ある好ましい実施形態においては、ナノクラスターは実質的に球形である。ある好ましい実施形態においては、ナノクラスターはほぼ単分散である。ある実施形態においては、磁性ナノクラスターは約80nm以下の直径を有する。別の実施形態においては、磁性ナノクラスターは約50nm未満の直径を有する。別の実施形態においては、磁性ナノクラスターは約5nm~約30nmの間の直径を有する。別の実施形態においては、磁性ナノクラスターは約5nm~約10nmの間の直径を有する。ある実施形態においては、ナノクラスター間の距離は最大約50nmである。ある実施形態においては、磁性ナノクラスターは、鉄;酸化鉄;コバルト;鉄/コバルト、好ましくはFeCo;サマリウム/コバルト、好ましくはSmCo5またはSm2Co17;ニッケル;ネオジム/鉄/ホウ素、好ましくはNd2Fe14B;鉄/ニッケル、好ましくはFeNi;あるいは酸化クロム、好ましくはCrO2を含む。ある実施形態においては、磁性ナノクラスターは、鉄;コバルト;鉄/コバルト、サマリウム/コバルト;またはニッケルを含む。本発明のある実施形態は、電気絶縁基板中の約0nm~約100nmの間の深さに磁性ナノクラスターを含む層を含む磁性材料であって、ナノクラスターの直径が約80nm以下である磁性材料を提供する。本発明のある実施形態は、電気絶縁基板中の約0nm~約100nmの間の深さに磁性ナノクラスターを含む層を含む磁性材料であって、ナノクラスターが鉄、コバルト、鉄/コバルト、サマリウム、サマリウム/コバルト、またはニッケルを含み、ナノクラスターの直径が約80nm以下である磁性材料を提供する。本発明のある実施形態は、電気絶縁基板中の約0nm~約100nmの間の深さに磁性ナノクラスターを含む層を含む磁性材料であって、ナノクラスターが鉄、コバルト、鉄/コバルト、サマリウム/コバルト、またはニッケルを含み、ナノクラスターの直径が約80nm以下である磁性材料を提供する。本発明のある実施形態は、電気絶縁基板中の約0nm~約100nmの間の深さに磁性ナノクラスターを含む磁性材料であって、ナノクラスターの直径が約80nm以下である磁性材料を提供する。本発明のある実施形態は、電気絶縁基板中の約0nm~約100nmの間の深さに磁性ナノクラスターを含む磁性材料であって、ナノクラスターが鉄、コバルト、鉄/コバルト、サマリウム、サマリウム/コバルト、またはニッケルを含み、ナノクラスターの直径が約80nm以下である磁性材料を提供する。本発明のある実施形態は、電気絶縁基板の約0nm~約100nmの間の深さに磁性ナノクラスターを含む磁性材料であって、ナノクラスターが鉄、コバルト、鉄/コバルト、サマリウム/コバルト、またはニッケルを含み、ナノクラスターの直径が約80nm以下である磁性材料を提供する。磁気特性磁性材料の保磁場は、その材料の粒度に依存する。粒度が大きくなると、保磁場も強くなる。したがって、強磁性、反強磁性、またはフェリ磁性の材料の磁気的挙動は、これらの材料の粒度が小さくなると超常磁性に変化する。強磁性、反強磁性、またはフェリ磁性の材料の非常に小さなナノクラスターは超常磁性となる傾向にある。印加された場が除去されると、超常磁性材料は磁気モーメントを維持できず、これはこれらの材料の保磁力が0であることを意味する。この挙動は常磁性材料でも示されるが、超常磁性材料は、はるかに大きい飽和磁化を有し強磁性材料が示す値と同等、印加された場に対して常磁性材料よりもはるかに効果的に応答する。強磁性材料は0ではない保磁力を有する。これらは印加された場を除去した後で、ある程度の磁化を維持し、磁化を0に戻すためには反対方向の場が必要である。材料がより大きな保磁力を有する場合には、より大きな場の強度が必要となる。保磁力および飽和磁化の両方は、材料、ナノ構造の大きさ、および温度に依存する。十分小さなサイズのナノクラスターでは、熱エネルギーがナノクラスター全体の磁化に打ち勝つことができる場合に、強磁性材料は超常磁性を示しうる。他方、磁化に打ち勝つために十分な熱エネルギーに必要な最低温度であるそのブロッキング温度未満の温度では、超磁性体は強磁性となりうる。たとえば、鉄ナノクラスターは、直径が約15nm未満である場合には室温で超常磁性となり、直径が15nmを超える場合には強磁性となる。Fe3O4などの材料は、約50nm以下の直径で超常磁性である。基板中のナノクラスターの大きさに加えて、本発明の磁性材料磁気特性たとえば保磁力は、基板中の磁性ナノクラスターの組成および分布の両方に依存する。ある実施形態においては、ナノクラスターおよび磁性材料は、室温において軟強磁性である。別の実施形態においては、ナノクラスターおよび磁性材料は、室温において超常磁性である。本発明の磁性材料の評価から、注入される種の1原子あたりの磁化が、一般にバルク材料と同等以上になることが示される。ある実施形態においては、磁性材料は5Kにおいて約1500Oe未満の保磁力を有する。別の実施形態においては、磁性材料は5Kにおいて約1000Oe未満の保磁力を有する。別の実施形態においては、磁性材料は5Kにおいて約500Oe未満の保磁力を有する。二酸化ケイ素中に磁性ナノクラスターが鉄、ニッケル、またはコバルトを含むある好ましい実施形態においては、磁性材料は5Kにおいて約50Oe未満の保磁力を有する。二酸化ケイ素中に磁性ナノクラスターが鉄/コバルトを含む別の好ましい実施形態においては、磁性材料は5Kにおいて約200Oeの保磁力を有する。二酸化ケイ素中に磁性ナノクラスターがサマリウム/コバルトを含む別の好ましい実施形態においては、磁性材料は5Kにおいて約500Oeの保磁力を有する。基板表面および/またはその近傍に位置するため、磁性ナノクラスターは、より深く埋め込まれたナノクラスターよりも、基板への磁気的結合が弱い。このため、外部磁場に対してより速く応答することができる。さらに、2つの隣接するナノクラスターの間の絶縁体間隙は小さい。このため、2つの隣接するナノクラスターの間でトンネル接合を形成することができる。さらに、好ましい基板の高い抵抗率のため、電気損失が減少する。したがって、本発明の磁性材料は、たとえば、磁気センサー中の用途、ならびにナノフラックスゲートまたはナノソレノイドのコアとしての用途に有用である。磁気センサーとして、およびナノフラックスゲートのコアとしての使用に好ましい磁性材料は比較的低い保磁場を有する。ある好ましい実施形態においては、磁性材料は、5Kにおいて約100Oe未満、より好ましくは約50Oe未満、より好ましくは約20Oe未満、より好ましくは約10Oe未満、より好ましくは約5Oe未満、より好ましくは約1Oe未満、より好ましくは約0.1Oe未満の保磁力を有する。比較的高い保磁場を有する本発明の磁性材料は、ナノ電気機械システム用の硬磁石としての用途で有用となる。好ましくは、磁性材料は5Kにおいて約200Oeを超える保磁力を有する。別の好ましい実施形態においては、磁性材料は5Kにおいて少なくとも約200Oeの保磁力を有する。したがって、本発明は、本発明の磁性材料を含むデバイスも考慮される。特に、別の一態様においては、本発明は、本発明の磁性材料を含む磁気電気デバイスを提供する。ある実施形態においては、磁気電気デバイスは磁気アクチュエータである。別の実施形態においては、磁気電気デバイスはマグネトレジスターである。別の実施形態においては、磁気電気デバイスは磁気センサーである。ある好ましい実施形態においては、磁気電気デバイスは磁気抵抗センサーの構成要素である。別の好ましい実施形態においては、磁気電気デバイスはナノフラックスゲートである。ある実施形態においては、磁気電気デバイスはマイクロまたはナノ電気機械システム中に組み込まれる。本発明の方法によって、絶縁基板を使用し、比較的低いアニール温度および/または短いアニール時間を使用して、磁性材料および磁気電気デバイスの製造することができる。これらの特徴は、磁性材料および磁気電気デバイスを電子回路への組み込み、および本発明の方法の電子集積回路の製造への組み込みに特に有利である。したがって、別の一態様においては、本発明は、本発明の方法によって磁性材料を製造するステップを含む、電子集積回路の製造方法を提供する。別の一態様においては、本発明は、本発明の磁性材料を含む電子回路を提供する。別の一態様においては、本発明は、本発明の磁気電気デバイスを含む電子回路を提供する。ある好ましい実施形態においては、磁気電気デバイスは磁気センサーである。ある実施形態においては、磁気電気デバイスはマイクロまたはナノ電子集積回路に組み込まれる。ある好ましい実施形態においては、磁気電気デバイスは磁気センサーである。別の一態様においては、本発明は、磁気電子デバイス中に使用するための本発明の磁性材料を提供する。ある好ましい実施形態においては、磁性材料は、実質的に本発明の方法により製造される。磁気検出本発明の磁性材料は磁気抵抗性である。ある実施形態においては、本発明の磁性材料は大きな正の磁気抵抗比を有する。一般に、ホール効果のために、磁場によって材料中の電子の経路が増加し、したがって実質的に抵抗が増加するので、あらゆる磁性材料が磁気抵抗性である。ほとんどの磁性材料は、磁場中の材料の制限のために磁気抵抗も示すが、抵抗の変化は一般に少ない。一部の材料は、巨大磁気抵抗GMR、超巨大磁気抵抗CMR、トンネル磁気抵抗TMR、および磁気抵抗スイッチMRS効果と呼ばれる、大きい~非常に大きい磁気抵抗を示す。マグネトレジスターを磁場に置くと、その抵抗率は磁場の大きさとともに変化する。したがって、マグネトレジスターは磁気検出デバイスとして使用することができる。マグネトレジスターに基づく磁気検出デバイスは、実現が容易であるが、通常は感度があまり高くない。ホイートストンブリッジ構成を使用して抵抗ブリッジ中に可変抵抗を配置することによって、抵抗の小さな変動を検出することが可能である。各ブランチ中の電流の流れが同じになるように、直列の可変抵抗および別の抵抗器を、別の抵抗器の組と並列に配置する。2つのブランチの中央における電位差は、可変抵抗の抵抗変化に正比例する。次にこの信号を増幅し表示することができる。実施例2は、可変抵抗として本発明の磁性材料を使用するこの原理の応用を示している。したがって、接点、電源などの他の従来の部品を加えることによって、本発明の磁性材料から磁気センサーを製造することができる。フラックスゲート磁力計は、低磁場または低周波磁場の大きさおよび方向を測定する。フラックスゲート磁力計は、10-2nTまでの非常に小さな磁場を測定することができる。透磁率が高く保磁力が低い強磁性材料であるコアは、交流が流れるコイルである励磁コイルによって、負から正の磁化飽和に励磁される。コアの励磁と磁化との両方によって得られる磁場は、別のコイルであるピックアップコイルによって取り出される。外部場がコイルの軸中に印加されると、コアは一方の飽和により容易に変化し、他方へは容易ではなくなる。この結果、励磁信号が同期から外れ、その信号はピックアップコイルによって測定される。信号の位相差は、外部場の振幅および方向に依存する。異なるコアの形状および材料、ならびに異なる信号解析回路などの種々の構成を使用することによって、これらのセンサーの性能を改善することができる。フラックスゲートの開発は、主として小型化および応答周波数の増加に向けられている。センサーの長さが減少すると磁気ノイズが大きく増加するので、フラックスゲート磁力計の小型化は通常は困難である。応答周波数は、コアの抵抗率およびコアの磁化が反転しうる速度によって制限される。本発明のある磁性材料は、高低効率が得られることで、高周波数における感度低下の原因となる渦電流が減少し、さらに、磁化ピン止めが少なく、各ナノクラスターが独立した磁区として機能し、そのため飽和間の振動が速くなる。図1は、シリコン支持体30上の二酸化ケイ素基板10中に形成された強磁性ナノクラスターを含む本発明の磁性材料45によって形成された2つの平行なコアを使用したフラックスゲート磁力計40の一実施形態を示している。フラックスゲート磁力計40は、AC電源50に接続され、コアの上に巻き付けられた、逆平行の同期信号を有する2つの励磁コイルと、両方の励磁コイルの上に巻き付けられ、2f信号を検出するための検出器55に接続されている1つのピックアップコイルとを含む。本発明の磁性材料は硬磁石であってよい。たとえば、鉄/コバルトまたはサマリウム/コバルトのナノクラスターを含む磁性材料は、比較的高い保磁力を示す。このような材料は、マイクロまたはナノ機械装置の硬磁石として使用できる。有利なことには、本発明によって、非常に小さい寸法を有する硬磁性材料の製造が可能となる。したがって、本発明の磁性材料は、たとえば交流駆動モーター中のマイクロまたはナノスケールの磁気アクチュエータとして使用できる。さらに、硬磁性材料の電流駆動磁化は、ソレノイドとして機能できるマイクロまたはナノスケール部品の製造に有用となり得る。このようなナノソレノイドの磁化は、磁性材料に印加される電圧を反転させることによって反転させることができる。図2は、ナノ構造モーター60であるマイクロ電気機械システムMEMSの一実施形態を示しており、ローター65は、同じ磁気配向を有する本発明の硬磁性材料の数個の領域70と、反対方向の磁気配向を有する本発明の硬磁性材料の数個の領域80とを含む。交流電流を使用してナノソレノイド75の磁化を反転させることによってローターの周囲に交番磁場を印加することによって、ローター65にトルクが加わって、運動が生じる。図2に示されるデバイスは、発電機または交流発電機として使用するために容易に適合させることができる。以下の非限定的な例は、本発明を説明するために提供され、本発明の範囲を限定するものでは決してない。実施例1-二酸化ケイ素中での磁性ナノクラスターの形成以下に列挙する構成を使用して、種々のナノクラスターの大きさおよび分布を有する磁性材料を得た、すなわち、基板は、ケイ素上の400nmおよび500nmの二酸化ケイ素層であり、7.5keVおよび15keVの56Feイオンを、10μA/cm2未満の電流密度で、超高真空条件で室温において、5×1015、1×1016、5×1016、および1×1017イオン/cm2のイオンフルエンスで注入し、注入されたサンプルは、電子ビームを用いて超高真空10-7mbarにおいて600°C、800°C、または1000°Cでアニールした。電子ビームアニール中のピーク温度を:0;15;30;60;300;900;1800;3600;7200;または10800秒維持した。電子ビームアニールの加熱中の温度勾配は5°C/s~20°C/sであった。電子ビームアニール後の冷却中の温度勾配は-5°C/s~-20°C/sであった。磁性材料の性質は、これらの範囲内での加熱および冷却中の温度勾配とは無関係であると思われた。磁性材料の性質は、5×1015、1×1016、または5×1016イオン/cm2の注入イオンフルエンスでは顕著な差は示されなかった。1×1017イオン/cm2のフルエンスでは、直径約80nmのより大きなナノクラスターが形成され、六角形の形状を示した。このフルエンで比較的より高濃度の鉄を注入すると、より迅速にナノクラスターが凝集し、ケイ化鉄も形成される。1×1016イオン/cm2の注入イオンフルエンスを用いて製造した磁性材料のラザフォード後方散乱分光法RBSによる分析から、注入された鉄原子はアニールされたサンプルの表面近傍領域に数秒間存在し、その後凝集し始めることが示された図3。1000°Cにおけるアニール時間の関数としてのナノクラスターの大きさの変動を図4に示している。原子間力顕微鏡画像AFM図5および透過電子顕微鏡画像TEM図6および7は、直径5~10nmのFeに富む球状ナノクラスターが、1000°Cで15秒間のアニール後のサンプル中に存在したことを示している。図6の高解像度透過電子顕微鏡画像は、二酸化ケイ素薄膜の表面上の鉄ナノクラスターを示している。図6の挿入図は、ナノクラスターの結晶状態を示している。図7の透過電子顕微鏡画像は、二酸化ケイ素薄膜10中の鉄ナノクラスター5のバンド破線を示している。点鎖線は、二酸化ケイ素薄膜10とエポキシマトリックス15との間の界面である。二酸化ケイ素中に鉄ナノクラスターを含む磁性材料の磁気的性質および電子輸送特性を、超電導量子干渉素子SQUID磁気測定法と、物理特性測定システムPPMSを用いた4点抵抗測定とを用いて調べた。電子ビームを用いて600°C、800°C、および1000°Cで1時間アニールした材料の室温300Kにおける1原子あたりで観察された磁気モーメントを図8に示す。変動磁場中の抵抗測定から、磁場を増加させると磁性材料の抵抗が大きく増加することが示された。磁性材料の表面に対して垂直な場で磁気抵抗MR比を測定した。変化の大きさは、4テスラの印加場の場合300Kにおいて最大20および100Kにおいて最大90、8テスラの印加場の場合300Kにおいて最大40であった。特に100Kにおける曲線の非線形形状は、ホール効果単独の場合と一致しなかった。理論によって束縛しようと望むものではないが、正の室温磁気抵抗挙動は、トンネル磁気抵抗と他の形状に関連する磁気抵抗現象との組み合わせによって生じると思われる。これらの測定から、異なるアニール条件からは異なる磁気的挙動が得られることが示され、これは、異なる電子ビームアニール条件において形成される磁性ナノクラスターの大きさの差に起因している。たとえば、600°Cまたは800°Cで1時間の電子ビームを用いたアニール後に得られた磁性材料は超常磁性であったが、1000°Cにおいて1時間のアニール後に得られた材料は、約50Oeまたは0.005T5Kにおいて未満の保持場で強磁性であった。別の注入イオンを用いて、上記方法を繰り返した。ニッケルイオンまたはコバルトイオンを同様のフルエンスおよびエネルギーで二酸化ケイ素に注入し、次に電子ビームアニールを行うことによって、同様の磁気的および構造的結果が得られた。ニッケルイオンまたはコバルトイオンを同様のフルエンスおよびエネルギーで、シリコン上に窒化ケイ素を有する基板に注入し、次に電子ビームアニールを行うことによっても、同様の磁気的および構造的結果が得られた。鉄、ニッケル、またはコバルトのイオンを同様のフルエンスおよびエネルギーで酸化アルミニウム基板に注入し、次に電子ビームアニールを行うことによっても、同様の磁気的および構造的結果が得られた。より高い保磁場が、Fe/Coナノクラスターを含む磁性材料200Oeまたは0.02T;5K、およびSm/Coナノクラスターを含む磁性材料500Oeまたは0.05T;5Kで得られた。これらの磁性材料は、鉄イオン15keVにおいて8.5×1016イオン/cm2およびコバルトイオン15keVにおいて1×1016イオン/cm2イオン、あるいはサマリウムイオン20keVにおいて1×1016イオン/cm2およびコバルトイオン15keVにおいて5×1016イオン/cm2イオンを連続して、同様のフルエンスおよびエネルギーで二酸化ケイ素に注入し、次に電子ビームアニールFe/Coの場合1000°Cにおいて3600秒;Sm/Coの場合940°Cにおいて1800秒を行って製造した。注入およびアニールの間の圧力は2×10-7mbar未満であり、2つの注入ステップの間にサンプルは真空から取り出した。鉄イオンおよびコバルトイオン、あるいはサマリウムイオンおよびコバルトイオンを同様のフルエンスおよびエネルギーでシリコン上に窒化ケイ素を有する基板に連続して注入し、次に電子ビームアニールを行うことによって得られた磁性材料で、同様の結果が得られた。実施例2-二酸化ケイ素中に鉄ナノクラスターを含む磁気抵抗センサー1つのホイートストンブリッジと演算増幅器とを含み、すべて5Vの安定化電源によって電力供給される磁気抵抗センサーを製造した。シリコン基板上の10mm×4mmの二酸化ケイ素中に均一に分布した鉄ナノクラスターを含む磁性材料を、実施例1の方法を用いて製造した。鉄原子を15keVのエネルギーおよび1×1016イオン/cm2のフルエンスで注入し、続いて1000°Cで1時間の電子ビームアニールを行った。イオンビームスパッタリングを使用して材料の両端上厚さ2nmのチタン層を堆積し、続いて厚さ20nmのアルミニウム層を堆積することによって、電気接点を作製した。チタン層は、アルミニウムと磁性材料との間の接着性および電気的接触を改善するために使用した。磁性材料と接点との間の導電性を改善するために、これらを約300°Cで30分間アニールした。抵抗ブリッジの固定抵抗は、磁性材料の抵抗測定後に選択した。次に、電気接点用に導電性銀塗料を使用して、磁性材料を可変抵抗として電装基板に一体化させた。センサーを停止させるときに、2.5Vの電圧とバランスをとるために、ブリッジの他方のブランチ上にポテンショメーターを使用した。較正用に異なる市販の磁気プローブを使用して、磁性材料を異なる印加磁場に曝露した。磁性材料は、広範囲の外部場0.05T~7Tにわたって非常に効率的な磁気センサーであった。磁性材料は-70°C~40°Cの範囲内の温度でも適度な安定性であった。理論によって束縛しようと望むものではないが、センサーの効率は、磁性材料に関して観察される小さな保磁場および顕著な磁気抵抗比によるものと考えられる。図9は、磁気抵抗センサーとして使用されるより高性能の装置20の一実施形態を示しており、これは、本発明の磁性材料の数個のドメイン25を含み、異方性磁気抵抗を有し、シリコン支持体30上の二酸化ケイ素基板10上にフルブリッジ構成で形成され、金属化によって形成された電気接点35を有する。本発明の範囲が上記実施例のみに限定されることを意図するものではない。当業者によって認識されているように、添付の特許請求の範囲に示されるような本発明の範囲から逸脱することなく多くの変形例が可能である。