2013 Fiscal Year Annual Research Report
ハーフメタル性と高い相安定性を有する新規Мｎ基ホイスラー合金の探索
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24656366
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
梅津 理恵 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (60422086)
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| Keywords | Mn基ホイスラー合金 / ハーフメタル / 電子状態 / キュリー温度 / 結晶規則度 |
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| Research Abstract |
Mnをベースとしたホイスラー合金においてハーフメタル的特異な電子状態を有し、キュリー温度が高いなどスピントロニクスデバイス素子としての磁気特性を兼ね備えた、強磁性材料の探索を目的として研究を行ってきた。
初年度は、ハーフメタル型強磁性体であると理論より予測されているMn2VAl合金を作製し、相状態、ならびに結晶規則度と磁気特性との関連性について調べた。Mn2VAlの磁気特性は規則度と密接に関連し、規則度が低い場合に反強磁性を示し、L21型規則相の場合に強磁性を示すことが分かった。さらに、規則度だけではなく組織も熱処理により制御することで、理論計算値に近い磁化を有することが明らかになった。つまり、規則度と組織を適確に制御した場合に、ハーフメタル型電子状態を有していることが示唆される。
最終年度は、Mn2VAl合金の磁気状態の熱的安定性を調べるためにスピン波分散係数の評価を行った。詳細な磁化測定の結果、Mn2VAl合金のスピン波分散係数は約5.5 mV-(nm)2であり、単位胞あたり同程度の磁気モーメントを有するCo基ホイスラー合金の場合に比べて2倍もの大きな値を示し、磁気状態の熱的安定性が非常に高いことが示された。さらに光電子分光測定に向けて単結晶の育成を試みた。また、Mn2VGa, Mn2CoGa, Mn2Ti(Al,Ga), Mn2Cr(Al,Ga)等の試料を作製して相状態を調べ、磁気特性等を調べた。Mn2VGa, Mn2CoGaはL21型規則構造を有し、理論計算に合致した磁化の値を有することが分かった。一方、Mn2TiAl, Mn2TiGaは理論計算ではハーフメタル型電子状態を有することが分かったものの、実験的にはL21型結晶構造の単相は得られず、他の結晶構造を有する別な相が熱的に安定であることが分かった。Mn2CrAl, Mn2CrGaは急冷試料の場合にbcc構造の単相が得られることが分かったが、熱的には不安定で相分離を起こすため、規則化したL21相を得ることが出来ないことが分かった。
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