高性能希土類薄膜磁石の開発とマイクロアクチュエータへの応用

Research Project

Project/Area Number	04F04417
Research Category	Grant-in-Aid for JSPS Fellows
Allocation Type	Single-year Grants
Section	外国
Research Field	Inorganic materials/Physical properties
Research Institution	Osaka University
Principal Investigator	町田憲一大阪大学, 先端科学イノベーションセンター, 教授
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	LIU Wei Fang 大阪大学, 先端科学イノベーションセンター, 外国人特別研究員
Project Period (FY)	2004 – 2005
Project Status	Completed (Fiscal Year 2005)
Budget Amount *help	¥2,400,000 (Direct Cost: ¥2,400,000) Fiscal Year 2005: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000) Fiscal Year 2004: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Keywords	希土類磁石 / 薄膜磁石 / スパッタリング / ネオジ鉄ホウ素 / 多層膜 / 磁気異方性 / 高保磁力 / マイクロモータ / 白金鉄 / 異方性
Research Abstract	平成17年度に達成した実績および得られた成果は以下の通りである。 1 Nd-Fe-B系厚膜磁石の研究新たに開発された、高速成膜(〜8μm/h)と基板表面への立体的成膜を特徴とする三次元スパッタリング装置を使用し、成膜と熱処理条件が結晶構造と磁気特性に及ぼす影響を調べた。Nd-Fe-B系磁石のc軸配向性は、成膜中のRFおよびDC出力とArガス圧に強く依存し、低出力と低圧力が配向性の向上に効果あること、およびArガス圧は成膜されるNd-Fe-B膜の組成に影響し、それに伴って保磁力が大きく変化することを明らかにした。Arガス圧力2Pa、RF出力120W、DC出力150Wの最適条件下で成膜した場合、熱処理を必要とすることなくHcj=〜371kA/m、Br=〜1.06T、(BH)max=〜160kJ/m^3の高特性を有する、厚さ6μmの異方性Nd-Fe-B厚膜磁石を得ることができた。 2 Nd-Fe-B系厚膜磁石ロータの作製上記磁石のモータへの応用を目的として、直径0.2mmのSUS製シャフト上に、厚さ70μmのラジアル配向したNd-Fe-B系厚膜磁石を成膜して作製した。Hcj=〜933kA/m、Br=〜0.8Tを超える磁気特性を示し、且つ平滑表面をもつことがわかった。このシャフト一体型磁石はマイクロマシン等への応用が可能であり、今後マイクロモータへの実装の可能性が期待できる。 3 [NdFeBx/Tby]n系多層膜の研究 Nd-Fe-B膜とTaあるいはNbを積層することにより、Nd-Fe-B系薄膜の磁気特性を向上させる報告例がなされている。本研究では大きな磁気異方性を発現する作用のあるTbを導入してその結晶構造と磁気特性を評価した。その結果、成膜後の熱処理によって、Tb金属成分はNd-Fe-B膜へ拡散し、Nd_2Fe_<14>B結晶の配向性を低下させることなく保磁力が著しく増大することが明らかになった。この結果は、多層膜の設計と結晶組織・磁気特性に対する更なる最適化および改善により、高保磁力磁性膜の実現に大きく発展するものと期待される。