(巨大磁歪Tb-Fe合金/微結晶軟磁性合金)多層膜のスピンフロップ誘導磁歪

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12750616
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 嶋 敏之 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (50261508)
• Keywords: 多層膜 / 交換結合 / 巨大磁歪 / スピンフロップ / 光てこ法 / レーザー変位計 / 磁歪測定 / ナノ結晶軟磁性材料

Research Abstract

研究代表者はこれまで巨大磁歪を有するTb-Fe合金とナノ結晶軟磁性材料であるFe-Si-B-Nb-Cu合金との多層化により、この新奇なスピンフロップに伴う磁歪現象が現れることを見いだした。本研究ではこのスピンフロップに伴う磁歪現象を明らかにするために以下の研究を行った。
通常の3元RFスパッタ装置により(Tb-Fe/Fe-Si-B-Nb-Cu)多層膜を作製した。Tb-Feの組成は本合金系において最大の磁歪が得られ、薄膜化した場合に垂直磁気異方性を示すTbFe_2から成膜時に面内異方性を示すTb_<42>Fe_<58>(at.%)まで変化させた。Fe-Si-B-Nb-Cuの組成はナノ結晶材料のリボンの組成とは少し異なり、薄膜の場合において最も良好な軟磁気特性が得られたFe_<75.6>Si_<13.2>B_<8.5>Nb_<1.9>Cu_<0.8>(at.%)の組成を用いた。基板は並ガラス(松波#0100)を用いた。総膜厚は500nm程度となるように各層の積層周期を変化させた。
[Tb-Fe/Fe-Si-B-Nb-Cu]多層膜は約2kOe以上においてスピンフロップが観測され、TbFe層厚の減小によりスピンフロップ磁場が高磁界側にシフトした。また300℃程度の熱処理により成膜時に膜中に誘導された残留応力が除去され、明瞭なスピンフロップが観測されるこどが確認された。現有の磁歪測定装置である光てこ法は室温において、また印加磁場が5kOeまでの磁歪しか測定ができない。そこでより高磁場のスプンフロップに伴う磁歪現象を測定するために、申請した光ファイバー方式非接触レーザー変位計を現有の電磁石(VSM用、最大印加磁界:±20kOe)に組み込み、磁歪計測が可能な測定装置を構築した。これにより高磁界までの磁歪測定および磁歪の温度変化(液体窒素温度より300℃程度まで)が可能になる。詳細な実験データは今後系統的に測定する予定である。

Research Products

• [Publications] T.Shima et al.: "Effects of Dy on spin-flop and magnetostriction in exchange-coupled Tb-Dy-Fe/Fe-Cu-Nb-Si-B multilayers"IEEE Tarans.Mag.. (in press). (2001)
• [Publications] T.Shima et al.: "Exchange Magnetostriction in TbFe/FeCuNbSiB Multilayers"Sensors and Actuators. (In press). (2001)