| 研究概要 |
近年、金属間化合物磁性体の格子間位置に、原子半径の小さな窒素(N)、炭素(C)やボロン(B)など非金属原子を侵入させることによって、優れた機能を持った磁性体を開発する研究が脚光を浴びている。1990年、トリニティー大学のCoeyとSunは2-17希土類鉄化合物Sm_2Fe_<17>の格子間位置に窒素を侵入させることによって、キュリー温度が350Kから750Kに上昇し、飽和磁気モーメントは20%増加、さらに、一軸磁気異方性エネルギーが極めて大きくなることを発見した。現在、Sm_2Fe_<17>N_3の永久磁石化への応用研究と同時に、磁気特性の改善メカニズムの研究が理論、実験の両面から積極的に進められている。
本研究は、侵入型希土類鉄化合物のモデル物質としてY_2Fe_<17>およびNd_2Fe_<17>を取り上げ、その単相純良試料Y_2Fe_<17>N_3および単結晶Nd_2Fe_<17>Z_3(Z=H,N)を育成し、基礎磁性の面から、窒素侵入による磁気特性の改善メカニズムを解明する事を目的とした。本研究において、Y_2Fe_<17>N_3の純良単相試料による中性子回折実験およびNd_2Fe_<17>Z_3(Z=H,N)単結晶の4.2Kでの強磁場磁化測定を行い、貴重な情報を得ることに成功した。以下、その成果の概要を記述する。中性子回折実験より、(1)窒素侵入サイトの決定、(2)各Feサブラティスの磁気モーメントの変化が極めて高い精度で決定でき、理論との整合性が検討できた。磁化測定より、(3)4.2Kにおいて、磁化容易軸はb-軸であり、飽和磁化は水素導入によってほとんど影響されないが、窒素侵入によって14%増大する、(4)4.2KにおけるNd_2Fe_<17>の2次の結晶磁気異方性定数は、水素原子の侵入によりわずかに減少するが、窒素の侵入によって、約3倍も強められる事を明らかにした。本研究によって、窒素侵入による磁気特性の改善メカニズムが微視的かつ実験的に初めて明らかにされ、理論面での研究を促進させた点は特筆に値する。
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