高分解能電子顕微鏡による機能材料の界面構造の解析と界面機能の開発

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07650810
• Research Category: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 今野 豊彦 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (90260447)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 鈴木 謙爾 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (10005861) ; 隅山 兼治 東北大学, 金属材料研究所, 助教授 (70101243)
• Keywords: 機能材料 / 界面構造 / 非平衡合金 / 強磁性体 / 電子顕微鏡 / 電気抵抗

Research Abstract

鉄と鉄に対して非固溶のユーロピウム酸化物(EuO)とを同時蒸着し、二相混合薄膜を作成し、その構造と磁気特性との関係を調べることを目的に実験を開始した。始めに、蒸着法でユーロピウム酸化物(EuO)を安定に合成することを試みた。まず、Euを蒸着しながら酸素を吹き付けることによりEuOが生成することを確認した。次に基板温度と吹き付け酸素量を制御することにより、この物質本来のキューリ-温度、70Kを150Kまで上昇させることができた。
さらにFe,Eu,そしてO_2を同時に蒸着、吹き付けすることにより、金属強磁性体,Fe,中にEuOを分散させたグラニュラー薄膜を合成した。この際も、基板温度等の生成条件が重要で、基板温度200度ではアモロファス状のFe-EuO混合相が生成するが、基板温度を300度以上とすることによりFe/EuO二相膜が安定生成することを確認した。磁気測定の結果、この二相混合膜中、EuOのキューリ-点以下で、鉄の原子の磁気モーメントとユーロピウムの磁気モーメントとが、非平行に配列していることを強く示唆する磁化挙動を見い出した。現在、その構造を高分解能電子顕微鏡を用いて詳細に調査中である。
また、互いに非固溶のFeとEuを同時蒸着にすることにより合金薄膜を作成した。FeとEuは液体状態でも混ざらないがこの方法によれば非平衡合金ができることをX線回析などで確認した。次にこの合金の磁気的性質をSQUID磁束計を用いて測定した。Fe高濃度側ではフェリ磁性を示し、一方、Eu高濃度側では、Euの磁気モーメントどうしが反強磁性的な相互作用を持つなかでFeのモーメントが強制的に入ることにより、合金全体としてアスペロ磁性を示すことがわかった。さらに、4.2Kにおける磁気抵抗を調べたところ、外部磁場の存在下で正の電気抵抗を示すが、約8T以上の磁場中では急激に減少し、14Tにおいては負の抵抗値を示すことがわかった。現在、この合金膜の構造とこのような特異な磁気特性との関係を調査中である。

Research Products

• [Publications] K. Sumiyama: "Structural evolution and magnetic properties of nano-granular metallic alloys" Journal of Non-Crystalline Solids. 192 & 193. 539-545 (1995)
• [Publications] T. J. Konno: "Structure and magnetic properties of Fe/EuO granular films." Materials Science and Engineering. (印刷中).
• [Publications] K. Wakoh: "Comparative GMR study of Fe/Cu granular films deposited by cluster beam and co-evaporation techniques" Materials Science and Engineering. ((印刷中))
• [Publications] S.Yamamuro: "Evaluation of Fe-Ag granular materials by HRTEM and magnetogranulometry" Materials Science and Engineering. (印刷中).