| 研究課題/領域番号 |
24K08014
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分26010:金属材料物性関連
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| 研究機関 | 山形大学 |
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研究代表者 |
小池 邦博 山形大学, 大学院理工学研究科, 教授 (40241723)
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| 研究期間 (年度) |
2024-04-01 – 2028-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2027年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2026年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2025年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2024年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
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| キーワード | ThMn12 / ナノコンポジット磁石 / 微細組織 / 傾斜構造 / 保磁力 / 最大エネルギー積 / マイクロマグネティックスシミュレーション / CeZrFe11系 / ナノ微細組織制御 / 超高真空成膜プロセス / マイクロマグネティックス計算 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
超小型発電機や超小型・高出力モータ等に代表される電磁MEMS(メムス)応用に向けた、「高い保磁力と最大エネルギー積」を有する次世代高性能sub-mmサイズ永久磁石材料の開 発が強く求められている. 本申請課題では、ネオジム磁石を超えるポテンシャルを持つ金属間化合物のCeZrFe12と強磁性3d遷移金属基合金から成るコアシェル粒子をナノスケールで複 合させた理想的傾斜組織を「マイクロマグネティクス計算」によって求め、この新規な磁石モデルを「超高真空成膜プロセス」を用いて形成することによって、「省レアメタルCeZrFe11系グラジエントナノコンポジット磁石の創製」を目指す.
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| 研究実績の概要 |
本年度は、ソフト磁性層であるFe-Co合金薄膜のas-grownでの単結晶成長を試みた。超高真空スパッタ成膜装置を用いてMgO(001)単結晶基板上に20 nm厚の単結晶Mo（001）下地層を形成し、この上へFeとCoターゲットによる同時スパッタによって30 nm厚でFeCo合金薄膜を形成した。その結果、良質な結晶性を有するFe46Co54（001）合金薄膜の形成に成功した。なお、基板からのエピタキシャル方位関係は、MgO(001)[100]//Mo(100)[110]//Fe46Co54(100)[110]であった。磁化測定装置によって得られた異なる外部磁場印加方向（膜面内と面直方向）の磁化曲線の形状から、その静磁気特性は形状磁気異方性によって面内方向が容易磁化軸であり、飽和磁化値が1530 emu/ccであることが明らかとなった。また、ThMn12構造系ハード磁性相として、第一原理計算から大きな結晶磁気異方性と高いキュリー点を有することが予想されているCeZrFe11とFeCoからなるナノコンポジット積層膜の減磁過程に関するマイクロマグネティクス計算をMumax３にて行った。その結果、CeZrFe11層の交換長以下の厚さに設計したFeCo層との積層膜は比較的大きな保磁力を示すと共に良好な角形性を有するため、極めて大きな最大エネルギー積（BH）maxが得られることが明らかとなった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
計画通り、薄膜プロセスによる高い飽和直を有するFe-Co合金薄膜の形成に成功し、マイクロマグネティっクスシミュレーションにより、いくつかのモデルを検討した結果、傾斜構造を持つナノコンポジット磁石の高性能化が予測された。
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| 今後の研究の推進方策 |
薄膜プロセスにおける様々な条件（Arガス圧、投入電力による組成制御、基板温度、下地層、単結晶基板、基盤バイアスなど）を検討し、ThMn12構造系ハード磁性相であるCe基合金薄膜の形成を試み、その結晶構造と磁気特性を評価する。
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