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水素によるPd系合金薄膜の膜改質・磁気特性制御

研究課題

研究課題/領域番号 18K14137
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分30010:結晶工学関連
研究機関東京工業大学

研究代表者

春本 高志  東京工業大学, 物質理工学院, 助教 (80632611)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2020年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2019年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2018年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
キーワード水素吸蔵合金 / 磁性薄膜 / パラジウム / 磁歪 / 磁気異方性 / 応力 / 欠陥 / 磁気弾性効果 / 水素 / パラジウム合金 / 水素化 / 膜改質 / 磁性
研究成果の概要

本研究は、水素によりパラジウム(Pd)系合金薄膜の膜改質・磁気特性制御を目指す取り組みであり、実験と理論の両側面から研究を実施した。その結果、薄膜の水素吸蔵特性は、膜中の応力・欠陥量と密接に関係しており、また、水素化-脱水素化過程を通して、薄膜の結晶性は向上すると判明した。更に、水素は、磁気異方性や磁歪などの磁気特性も制御でき得ると判り、また、その詳細調査を通して、本合金系における磁歪の起源を明らかにすることもできた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

水素脆化に代表されるよう、水素は、従来、金属に対しては「有害」な元素であるとされてきた。しかし、薄膜状態の金属に対しては、必ずしも有害ではなく、寧ろ、膜中の欠陥量や応力、更には、磁気特性をも制御でき得る「有用」な元素であると判明した。水素は、軌道磁気モーメントに関連する磁気特性、即ち、磁気異方性や磁歪などに対して大きな影響力を有していた。これら知見は、水素社会の実現、並びに、金属薄膜の高性能/高機能化に役立つものである。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 3件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Origin of large magnetostriction in palladium cobalt and palladium nickel alloys: Strong pseudo-dipole interactions between palladium-cobalt and palladium-nickel atomic pairs2021

    • 著者名/発表者名
      Harumoto Takashi、Shi Ji、Nakamura Yoshio、Takahashi Akira
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 118 号: 10 ページ: 102401-102401

    • DOI

      10.1063/5.0038011

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Self-Consistent Diffraction Stress Analysis Method for Estimating Stress, Strain-Free Lattice Parameter and Composition of Solid Solutions2020

    • 著者名/発表者名
      Harumoto Takashi、Shi Ji、Nakamura Yoshio
    • 雑誌名

      MATERIALS TRANSACTIONS

      巻: 61 号: 10 ページ: 1922-1929

    • DOI

      10.2320/matertrans.MT-M2020163

    • NAID

      130007907517

    • ISSN
      1345-9678, 1347-5320
    • 年月日
      2020-10-01
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Effects of stress and defects on hydrogenation and magnetic properties in (111) fiber-textured palladium cobalt alloy films2020

    • 著者名/発表者名
      Harumoto Takashi、Shi Ji、Nakamura Yoshio
    • 雑誌名

      International Journal of Hydrogen Energy

      巻: 45 号: 20 ページ: 11662-11674

    • DOI

      10.1016/j.ijhydene.2020.02.118

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Controllable magnetic anisotropy and magnetostriction constant in palladium cobalt alloy films: Effects of composition, thickness, and stress2019

    • 著者名/発表者名
      Takashi Harumoto, Ji Shi, Yoshio Nakamura
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 126 号: 8 ページ: 083906-083906

    • DOI

      10.1063/1.5111649

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 薄膜における水素化過程と水素による膜改質2018

    • 著者名/発表者名
      春本高志
    • 雑誌名

      まてりあ

      巻: 57 号: 8 ページ: 387-391

    • DOI

      10.2320/materia.57.387

    • NAID

      130007428901

    • ISSN
      1340-2625, 1884-5843
    • 年月日
      2018-08-01
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] セルフコンシステントX線応力測定法による合金薄膜の応力・組成同時解析2021

    • 著者名/発表者名
      春本高志、史蹟、中村吉男
    • 学会等名
      日本金属学会2021年春期講演大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Enhanced alloying of Co/Pd bilayer films by hydrogen-induced diffusion promotion2020

    • 著者名/発表者名
      Kawakami Monji、Harumoto Takashi、Nakamura Yoshio、Shi Ji
    • 学会等名
      31th Symposium on Phase Change Oriented Science (PCOS 2020)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 薄膜中の欠陥量が水素吸蔵特性に及ぼす影響2020

    • 著者名/発表者名
      春本高志、史蹟、中村吉男
    • 学会等名
      日本金属学会2020年秋期講演大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 冷却水を必要としないマグネトロンスパッタカソード2020

    • 著者名/発表者名
      春本高志
    • 学会等名
      JST新技術説明会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 薄膜水素化物形成に及ぼす真空熱処理の効果2020

    • 著者名/発表者名
      春本高志, 史蹟, 中村吉男
    • 学会等名
      日本金属学会2020年春期講演大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Stress-controlled magnetic anisotropy in palladium cobalt alloy films2019

    • 著者名/発表者名
      Takashi Harumoto, Ji Shi, Yoshio Nakamura
    • 学会等名
      31st Symposium on Phase Change Oriented Science (PCOS 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 冷却装置不要の自然冷却式マグネトロンスパッタガンの開発2019

    • 著者名/発表者名
      春本高志, 史蹟, 中村吉男
    • 学会等名
      日本金属学会2019年秋期講演大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Film structure evolution during cyclic hydrogen loading on Palladium thin films2018

    • 著者名/発表者名
      Takashi Harumoto, Ji Shi and Yoshio Nakamura
    • 学会等名
      16th International Symposium on Metal-Hydrogen Systems (MH2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] PdCo合金薄膜の磁気特性:磁歪の逆効果による垂直磁気異方性誘起2018

    • 著者名/発表者名
      春本高志、中村吉男、史蹟
    • 学会等名
      日本金属学会2018年秋期講演大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 薄膜における水素化:異方的格子膨張と膜中圧縮応力2018

    • 著者名/発表者名
      春本高志
    • 学会等名
      日本金属学会研究会 水素化物に関わる次世代学術・応用展開研究会第5回
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [備考] 東京工業大学リサーチリポジトリ

    • URL

      https://t2r2.star.titech.ac.jp/cgi-bin/researcherpublicationlist.cgi?alldisp=1&q_researcher_content_number=CTT100516548

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [産業財産権] X線回折装置による格子面間隔の測定結果を解析する方法、装置およびプログラム2020

    • 発明者名
      春本高志, 史蹟, 中村吉男
    • 権利者名
      東京工業大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2020
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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