高濃度ランダム物質の秩序形成とナノ構造制御による新機能材料創製

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08405043
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 鈴木 謙爾 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (10005861)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 櫻井 正樹 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (80235225) ; 柴田 薫 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (60183836) ; 今野 豊彦 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (90260447) ; 神山 智明 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (90005926) ; 隅山 兼治 東北大学, 金属材料研究所, 助教授 (70101243)
• Keywords: ランダム合金 / ナノ結晶物質 / グラニュラー物質 / スパッタリング / 磁化 / 電気伝導 / 電子顕微鏡組織 / メスバウァー効果

Research Abstract

本研究計画においては、主として対向ターゲット型スパッタリング装置を用いて、ランダム度の高い合金、化合物を作製し、作製過程の制御、作製後の熱処理による化学的・構造的・組織的揺らぎやナノグラニュラー粒子の形成、それに伴う磁気的・電気的性質の変化を明らかにする。
本年度の研究成果の概要は次の通りである。
1.良好な垂直磁気特性示すFe-Cr-N合金膜について、メスバウァー効果による微視的な磁性や構造の揺らぎの解析を行った。これらの結果により、「γ′-(FeCr)_4N相(常磁性)の(200)面が膜面と平行に優先成長した柱状組織が骨格となり、その界面に針状のα-Fe-Cr相の微粒子(強磁性)が分散する複合構造が形成されること、形状異方性を示す針状強磁性粒子間の磁気的相互作用が分断されることに起因して垂直磁気特性を生じること」が明らかになった。
2.Co-C合金膜について、電子顕微鏡観察、磁化および電気抵抗測定を行った。基板温度Ts=300℃以下ではCoとCがアモルファス状の炭化物を形成する。Ts〜350℃では、約20nmの微細なCo粒子が析出し、C(グラファイト)がその粒界を取り囲むグラニュラー構造を形成し、Ts=400℃以上ではCoとC(グラファイト)がほぼ完全に相分離し、Co粒子サイズもより大きくなる。特にTs=350℃で作製したC濃度50at%の薄膜は約500Oeの保磁力を示すことがわかった。
3.同時蒸着法で作製したEu-Fe合金においては、両端の組成でランダムな非平衡bcc相が形成される。Fe高濃度合金は、低温でEuとFeのモーメントが反平行に配列したフェリ磁性的な挙動を示すこと、Eu高濃度合金は、低温でEuのらせん磁気配列の乱れによりメタ磁性転移および磁気抵抗効果の符号の反転を生じることが明らかになった。

Research Products

• [Publications] D.L.Peng: "Perpendicular Magnetic Anisotropy of Fe-Cr-N Films Prepared by DC Reacitive Sputtering" Jpn.J.Appl.Phys.36. ム479-ム481 (1997)
• [Publications] D.L.Peng: "Effect of Heat Treatment on the Structure and Magnetic Properties of Fe-N and Fe-Ti-N Alloy Films" J.Alloys.Comp.255. 50-54 (1997)
• [Publications] D.L.Peng: "Structure and Magnetic Properties of Fe-Cr-N Sputter-Deposited Films" J.Magn.& Magn.Mat.172. 41-52 (1997)
• [Publications] T.Hihara: "Anomalous Concentration Dependence GMR in Fe/Cu Granular Films Prepared by Cluster Beam Deposition" J.Phys.Soc.Lpn. 66. 1450-1456 (1997)
• [Publications] K.Wakoh: "Magnetism and Giant Magnetoresistance in granular Fe-Cu alloy Films Prpoduced by Inonized Cluster BeamMethod" J.Jpn.Inst.Metals. 61. 502-506 (1997)
• [Publications] T.Hihara: "Microstructure and Giant Magnetoresistance in Fe-Cu Thin Films Prepared by Cluster-Beam Deposition" Jpn.Appl.Phys.36. 3485-3491 (1997)
• [Publications] T.Hihara: "Magnetism and Magnetoresistance in Fe/Cu Granular Films Prepared by Sputter Deposition and Subsequent Annealing" J.Phys.Soc.Jpn.66. 1785-1791 (1997)
• [Publications] J.Sakurai: "The Sign of Magneto-Thermoelectric Power of Magnetic Granular Alloys" J.Phys.Soc.Jpn.66. 2240-2243 (1997)
• [Publications] Y.Kobayashii: "Hall Effect in Fe-Ag Granular Alloys" J.Magn.& Mag.Mat.116. 164-168 (1997)
• [Publications] N.Ogawa: "Magnetic and Transport Properties of Non-Equilibrium bcc Eu-Fe Alloys" Physica. B237-238. 289-291 (1997)
• [Publications] T.Hihara: "Size Distribution of γ-and α-Fe Complex Clusters in Fe/Cu Granular Film Deposited by Cluster Beam Technique" J.Phys.Soc.Jpn.67. 599-603 (1998)
• [Publications] D.L.Peng: "Structure of Fe-Cr-N Nanocrystalline Films with Perpendicular Magnetic Anisotropy" J.Non-Cryst.Solids. (in press.). (1998)
• [Publications] D.L.Peng: "Thermomagnetic Behaviors of Fe-Cr-N Films with the Perpendicular Magnetic Anisotropy" J.Alloys.Comp.(in press.). (1998)
• [Publications] D.L.Peng: "X-ray Diffraction and X-ray Photoelectron Spectra of Fe-Cr-N Films Deposited by DC Reactive Sputtering" J.Mat.Sci.(in press.). (1998)
• [Publications] T.J.Konno: "Magnetic and Transport Properties of Nonequilibrium Eu-Fe Thin Films" J.Phys.Cond.Mat. (in press.). (1998)
• [Publications] T.J.Konno: "Anomalous Magnetoresistance of Nonequilibrium Eu-TM(Co,Mo)Alloy Thin Films," J.Phys.Cond.Mat. (in press.). (1998)