非平衡マグネトロンスパッタリング法による強磁性形状記憶合金薄膜の作製

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12650093
• Research Institution: Himeji Institute of Technology
• Principal Investigator: 小寺澤 啓司 姫路工業大学, 工学部, 教授 (50047594)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 井上 尚三 姫路工業大学, 工学部, 助教授 (50193587)
• Keywords: 強磁性形状記憶合金 / 薄膜 / スパッタリング / 組成制御

Research Abstract

Ti-Ni合金に代表される従来の形状記憶合金を用いたアクチュエーターは、加熱・冷却速度がネックとなり高速駆動が困難であることが最大の欠点と言われている。これに対して、Ni_2MnGaおよびFe-Pdなどの強磁性形状記憶合金は温度変化のみならず磁場によってもマルテンサイト変態が誘起されることが知られており、磁場のon/offによってTi-Ni合金より高速に駆動できるアクチュエーターを構成する材料として期待されている。本研究では、非平衡マグネトロンスパッタリング装置を用いて、実際に形状記憶挙動を示す組成および構造が制御されたFe-Pd形状記憶合金薄膜を安定に合成する技術を確立することを目的とした。
本年度は、まずFe-Pd合金ターゲット上にPdチップを配置した複合ターゲットをスパッタリングすることによって薄膜の組成制御を試みた。その結果、配置するPdチップの量によって24〜32at%の間でPdの組成を制御してFe-Pd合金薄膜を成長させることができた。as-deposited薄膜では温度に伴うマルテンサイト変態挙動は認められなかったが、900℃×60min→IWQの溶体化処理を施すと28〜32at%のPdを含有するFe-Pd合金薄膜においてfct-fcc熱弾性型マルテンサイト変態を示すことが明らかとなった。また、剥離した2μmのFe-29at%Pd薄膜において、温度に伴う形状記憶挙動を示すことを確認した。薄膜のFe-Pd合金における形状記憶挙動の確認は、著者らの知るところ世界で初めてである。この結果については、2000年12月に開催された国際会議(THERMEC2000)において発表済みである。上述した方法では作製できる薄膜の厚さに限界があるため、今後2源スパッタリング装置を用いた成膜に切り替えて、さらに詳細な実験を行っていく予定である。