超高速成膜法を利用した高エネルギー積・サブミリ厚磁石膜の開発と応用

• Project/Area Number: 16686022
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Electronic materials/Electric materials
• Research Institution: Nagasaki University
• Principal Investigator: 中野 正基 長崎大学, 工学部, 助教授 (20274623)
• Project Period (FY): 2004 – 2006
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2006)
• Budget Amount: ¥21,840,000 (Direct Cost: ¥16,800,000、Indirect Cost: ¥5,040,000); Fiscal Year 2006: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2005: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000); Fiscal Year 2004: ¥16,900,000 (Direct Cost: ¥13,000,000、Indirect Cost: ¥3,900,000)
• Keywords: 磁性 / PLD法 / 磁石厚膜 / 高速成膜 / エネルギー積 / ミリサイズモータ / ドロップレット / YAGレーザ / Nd-Fe-B磁石 / 保磁力 / 残留磁化 / (BH)max

Research Abstract

本年度は「高エネルギーYAGレーザを用いたNd-Fe-B磁石膜作製装置」を利用し、以下の研究成果が得られた。
(1)数10μm/hの成膜速度を有する高速PLD法に基板加熱を導入し作製した異方性Nd-Fe-B磁石膜の異方化ならびに磁気特性に及ぼす基板加熱条件の影響を検討した。その結果、CDM(連続成膜)において、基板温度650K以下の条件の範囲では、成膜後の膜はアモルファス状態であった。加えて、基板温度を680K以上に制御した際には、結晶化した試料が得られることを確認した。本実験を通して、面内ならびに垂直方向の保磁力が最大となった873Kを最適な基板温度とした。加えて、高速成膜PLD法においても基板を加熱することにより垂直方向に配向した異方性Nd-Fe-B磁石膜が得られることが明らかとなった。加えて、IDMと名付けた一定の間隔でレーザの遮断を伴う成膜法を試みたところ、上記のCDMにより作製した試料の磁気特性が向上する結果が得られた。(研究発表上位1-3)
(2)基板加熱することなく作製した成膜後の試料に極短時間での熱処理法であるパルス熱処理を施した際の磁気特性の評価ならびに結晶構造への影響を検討した。パルス熱処理時間3.0sec以上の条件においては優れた磁気特性を得ることは困難であった。現在のところ、パルス熱処理の最適熱処理時間は1.6〜1.8secであり、この条件で作製した膜においては、既報の熱処理法により作製した膜に比べ、最大で300kA/m程度、保磁力が増加した。
(3)数10μm/hの成膜速度を有する高速PLD法により厚膜磁石を作製し、新規なマイクロモータ(摩擦駆動型マイクロモータ)に搭載すると共に、その動作確認を行った。(研究発表4)

Research Products

• [Journal Article] Increase in Thickness of Pld-made Nd-Fe-B Film Magnets and a New Application (2007)
  • Author(s): M.Nakano, T.Honda, J.Yamasaki, S.Sato, F.Yamashita, J.Fidler, H.Fukunaga
  • Journal Title: Sensor Letters 5・1-3 Pages: 1-3
• [Journal Article] Anisotropic Nd-Fe-B thick film magnets (2006)
  • Author(s): M.Nakano, S.Sato, H.Fukunaga, F.Yamashita
  • Journal Title: Journal of Magnetism and Magnetic Materials 303, Issue2
• [Journal Article] PLD-made Nd-Fe-B film magnets and their applications (2006)
  • Author(s): M.Nakano, T.Yanai, H.Fukunaga
  • Journal Title: Proceeding of the 9th Joint Symposium of Nagasaki University and Cheju National University on Science and Technolog 9 Pages: 75-78
• [Journal Article] A method of preparing anisotropic Nd-Fe-B film magnets by pulsed laser deposition (2006)
  • Author(s): M.Nakano, S.Sato, H.Fukunaga, F.Yamashita
  • Journal Title: Journal of Applied Physics 99, Issue 8
  • NAID: 120006984176
• [Journal Article] Microstructure and magnetic properties of PLD-made Nd-Fe-B thick films (2006)
  • Author(s): M.Nakano R.Kato, S.Hoefinger, J.Fidler, F.Yamashita, H.Fukunaga
  • Journal Title: Journal of Alloys and Compounds 408-412 Pages: 1422-1425
• [Journal Article] Magnetic properties of Nd-Fe-B nanocomposite films prepared by a new method using pulsed laser deposition (2006)
  • Author(s): H.Fukunaga, M.Nakano, Y.Matsuura, H.Takehara, F.Yamashita
  • Journal Title: Journal of Alloys and Compounds 408-412 Pages: 1355-1358
• [Journal Article] PLD法により作製したNd-Fe-B系厚膜磁石の特性と電子機器への応用 (2005)
  • Author(s): 中野正基, 福永博俊, 山下文敏
  • Journal Title: 日本応用磁気学会誌 29・12 Pages: 1041-1046
  • NAID: 110002973491
• [Journal Article] PLD法により作製したNd-Fe-B厚膜磁石の磁気特性とミリサイズモータへの応用 (2004)
  • Author(s): 中野正基, 加藤龍太郎, 福永博俊, 山下文敏
  • Journal Title: 電気学会論文誌A 124巻・10号 Pages: 892-896
  • NAID: 10013640044