2020 Fiscal Year Annual Research Report
Film structure evolution and magnetic property improvement of Pd alloy film by hydrogen
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18K14137
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
春本 高志 東京工業大学, 物質理工学院, 助教 (80632611)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 水素 / 磁性薄膜 / パラジウム合金 / 磁歪 / 磁気異方性 / 応力 / 欠陥 / 磁気弾性効果 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、最終年度のため、水素によるパラジウム（Pd）系合金薄膜の膜改質・磁気特性制御を実証するべく、Pd-rich なコバルト（Co）、並びに、ニッケル（Ni）合金薄膜について精力的に研究を行った。その結果、水素は、固溶することによる電子状態変化（以下、直接的効果と記す）、並びに、固溶や脱離する際に生じる応力や欠陥等による効果（以下、間接的効果）、これら２つの直接的/間接的効果によって、膜の磁気特性を変化させていると判明した。そして、これら２つの効果は、特に、磁気異方性に対して大きな影響力を有していた。それ故に、磁気異方性に関連する透磁率や異方性磁気抵抗効果等の諸特性も、水素の影響を大きく受けると判明した。これら水素による磁気異方性変化の起源を調査するべく、密度汎関数理論による電子状態計算、並びに、磁気弾性効果の見積を行った。その結果、Pd系磁性合金PdCo, PdNiにおいては、単体（純金属）では磁化しないPdが合金化により異常磁化し、そして、Pdの4d電子とCo, Niの3d電子とが軌道磁気モーメントを介して擬双極子相互作用しているため、大きな磁気弾性結合へと至っていると分かった。水素は、この相互作用を低下させる方向にあり、詳細は現在調査中であるが、水素化によるPd磁化の低下が主要因であると考えられる。以上より、水素によるPd系合金薄膜の膜改質・磁気特性制御は可能であり、直接的/間接的な２つの効果によって、磁気異方性等の磁気特性が大きく変化すると判明した。また、本研究を通して、合金薄膜の組成と膜中応力とを簡便に推定するX線応力測定手法を提案するに至った（特許出願中）。本手法は、組成測定が困難な極薄膜において威力を発揮する解析法であり、現在、解析ソフトへの実装を検討している。
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