2014 Fiscal Year Research-status Report
エピタキシャル薄膜による異方性ナノコンポジット磁石の形成に関する研究
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26820117
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| Research Institution | Chuo University |
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Principal Investigator |
大竹 充 中央大学, 理工学部, 助教 (60611415)
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2014-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | ナノコンポジット磁石 / 永久磁石 / 薄膜 / 結晶工学 / エピタキシャル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
省エネルギー化推進のために、高磁気エネルギー積と磁気特性の高耐熱性を持つモータ用永久磁石の開発が求められており、資源問題も考慮した材料設計を行う必要がある。異方性ナノコンポジット磁石方式は、希土類元素の使用量を低減でき、構成材料の選択幅が広いという特徴を持つ。しかしながら、特性発揮のためには、硬質と軟質磁性材料の構造制御が必要となる。本課題では、基板とその上に形成する材料の原子レベルでの相互作用により結晶構造と結晶方位を高度制御するエピタキシャル薄膜成長を活用し、高磁気異方性を持つRT5型希土類－遷移金属合金と高飽和磁束密度を持つFe基合金との多層膜として、異方性ナノコンポジット磁石を形成し、材料構成と形成技術の基礎構築を図ることを目的とする。
平成26年度は、単結晶基板上に各種Fe基合金単層膜を形成する技術、および、Fe基合金層上にSmCo5合金層を形成する技術について検討を行った。bcc(100)もしくはbcc(211)配向したエピタキシャルFe基合金層を単結晶基板上に形成することにより、これらの層上において、それぞれ、基板面と平行な結晶面が(11-20)もしくは(1-100)となり、磁化容易軸である[0001]方向が膜面内に向いたエピタキシャルSmCo5層を形成できることが分かった。更に、これらの磁性二層膜上においても、bcc(100)もしくはbcc(211)面配向したFe基合金層を形成できることが分かった。異方性ナノコンポジット磁石多層膜に向けたFe基合金とSmCo5合金との積層構造の基礎が明らかになった。また、RT5合金のTサイトをNiで置換したSmNi5合金に対しても、面内方向に磁化容易軸を制御した状態でエピタキシャル単層膜を形成する技術を明らかにし、RT5層の磁気特性の制御範囲拡大の可能性を示した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
エピタキシャル薄膜成長によりFe基合金層とSmCo5合金層のそれぞれの結晶方位を制御することにより、膜面内に磁化容易軸が向いたSmCo5合金/Fe基合金の二層膜およびFe基合金/SmCo5合金/Fe基合金の三層膜を形成できることを明らかにした。また、TサイトをNiで置換したRT5合金に対してもエピタキシャル単層膜形成技術を明らかにした。RT5合金とFe基合金との積層構造の基礎解明およびRT5合金の構成元素の選択範囲拡大のいずれに対しても、当初の計画通り研究が進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成27年度は、RT5合金のR元素の選択範囲の拡大を試み、Sm以外の希土類金属で置換したRCo5合金に対してエピタキシャル単層膜形成機構を調べる。そして、形成技術構築を行ったRT5合金とFe基合金を組み合わせた多層膜を形成する。ナノコンポジット磁石の構成材料、構造、および、磁気特性との相関関係を調べ、材料選択による構造特性の違いを考慮した上で、磁気特性の制御範囲の拡張性について検討を行う。
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