高濃度ランダム合金における秩序形成と+1構造・物性制御

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08405043
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 鈴木 謙爾 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (10005861)
• 研究分担者: 櫻井 雅樹 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (80235225) ; 柴田 薫 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (60183836) ; 今野 豊彦 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (90260447) ; 神山 智明 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (90005926) ; 隅山 兼治 東北大学, 金属材料研究所, 助教授 (70101243)
• キーワード: 鉄-クロム-窒素 / 非平衡合金 / ナノ構造 / 垂直磁化膜 / スパッタリング

研究概要

本研究計画においては、気相合成法を用いて、ランダム度の高い合金・化合物・酸化物を作製し、作製過程の制御、作製後の熱処理による化学的、構造・組織的揺らぎ、ナノグラニュラー粒子の形成と、それに伴う磁気的・電気的性質の変化を明らかにする。本年度は、対向ターゲット型スパッタリング装置を用いた反応性スパッタリング法により、ArとN_2の流量比R、基盤温度T_Sを制御して、Fe高濃度のFe-Ti-NおよびFe-Cr-N合金膜を作製し、室温でX線構造解析、振動試料型磁力計による磁化測定、電子顕微鏡観察を行った。
基板温度250°C、R=0.25の条件で作製したFe-Cr-N膜は最も良好な垂直磁気特性(飽和磁束密度:380emu/cc、垂直方向保磁力:約820Oe)を示すことが見出された。合金膜に関する断面の暗視野電子顕微鏡像、電子線回折、X線回折により、針状のα-Fe微粒子が、(200)面で優先成長したγ´-(FeCr)_4N柱状組織の界面に分散した組織を有することがわかった。
この複合構造に起因する形状異方性により垂直磁気特性が実現していると推測される。
現在、トルク法、強磁性共鳴法による磁気異方性定数の評価、メスバウァー効果による微視的な磁性や構造の揺らぎ、X線光電子分光法によるNとFe、Crとの化学結合状態の解析等の実験を始めている。これらの結果を総合して、構造・組織揺らぎの成因、磁気特性との相関性について検討し、ナノ尺度の不均質を導入した高機能磁性体の可能性について検討する。

研究成果

• [文献書誌] K. Sumiyama,: "Effects of Structure-Disorder on Electron-Correlation in Ce-Based Amorphous Alloys." Sct. Rep. RITU. A42. 85-90 (1996)
• [文献書誌] G. Oomi,: "Effect of Pressure on the Magnetic Properties of Kondo materials" Physica. B216. 319-322 (1996)
• [文献書誌] Takeshi Sakai,: "Electrical Resistivity of Amorphous Ce-Ru Alloy under High Pressure and High Magnetic Field." J. Phys. Soc. Jpn.65. 1154-1157 (1996)
• [文献書誌] T. Hihara: "Magnetic-Field-and Temperature-Dependent Characteristics of Fe/Cu Granular Films Produced by Sputter-and Cluster-Beam-Deposition," Sci. Rep. RITU. A42. 303-307 (1996)
• [文献書誌] D. L. Peng: "Structure and Magnetic Properties of Fe-Ti-N Films Deposited by DC Magnetron Facing Target Sputtering," Phys. Stat. Sol.(a)157. 139-152 (1996)
• [文献書誌] T. Hihara: "Comparative GMR Study of Fe/Cu Granular Films Deposited by Co-Evaporation and Cluster Beam Technique," Mat. Sci. Eng.A217/218. 326-330 (1996)
• [文献書誌] T. J. Konno: "Mat. Sci. Eng. A217/218" Structure and Magnetic Properties of Fe/EuO Granular Films,331-335 (1996)
• [文献書誌] T. J. Konno: "Jpn. J. Appl. Phys. 35-1" Synthesis and Magnetic Properties of Non-Equillibrium Eu-Rich EuO Thin Films,6052-6056 (1996)