電子線ホログラフィーによるナノ磁区構造評価法の開発

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13555017
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 進藤 大輔 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (20154396)
• 研究分担者: 津野 勝重 日本電子(株), 基礎研究部(研究職), 第一研究室長 ; 村上 恭和 東北大学, 多元物質科学研究所, 助手 (30281992)
• キーワード: 磁性体 / 電子顕微鏡 / 磁区構造 / 磁石材料 / 微細組織 / 磁化分布 / 磁壁 / 磁束

研究概要

ホログラフィーを用いたナノ磁区構造の評価に関して以下の研究を行った。
1.ホログラフィー観察条件の向上
現有する電子顕微鏡システムのレンズ系の操作を行い、200kVと300kVの異なる加速電圧下で微細組織や磁区構造を評価可能にした。この結果、電子の非弾性散乱平均自由行程を意図的に変えることが可能となり、各種磁性材料の磁化を定量評価する際に重要となる、薄膜試料の厚さ決定の高精度化を達成することができた。また、異なる加速電圧での実験条件の確立により、試料に加わる残留磁場の大きさを選択できるようになり、磁区構造を電子顕微鏡内で操作する新しい評価法の開発へと研究を進展させている。これらの成果により、観察できる先端磁性材料、および評価可能な磁気的性質の対象を大幅に増やすことができた。
2.磁場情報と電場情報の分離
一般にホログラムには磁場と電場(結晶ポテンシャル)の情報が重畳される。特に電場による位相変化は試料の厚さ変化が大きいほど顕著で、このような領域では高精度の磁区構造評価が難しい。この問題を解決するために本研究では、実験対象であるマンガン酸化物の以下の性質に注目して電場情報の除去を試みた:(1)常磁性状態(もしくは反強磁性状態)では電場の情報だけが得られる、(2)同じ領域を強磁性状態で観察すれば、上記の電場情報に磁場情報が重畳される、(3)電場情報には温度依存性が無いため、上記二点のデータを差し引けば磁場の情報だけが残る。この結果、磁場情報のみを抽出する事に成功した。この新しいデータ解析法により、磁場情報だけに注目した精密なホログラフィー実験が可能になった。

研究成果

• [文献書誌] D.Shindo et al.: "Electron holography of Nd-Fe-B nanocomposite magnets"Scripta Materialia. 48. 851-856 (2003)
• [文献書誌] Y.Murakami, D.Shindo et al.: "Magnetic domain structure in Ni_<53.6>Mn_<23.4>Ga_<23.0> shape memory alloy films studied by electron holography and Lorentz microscopy"Acta Materialia. 51. 485-494 (2003)
• [文献書誌] J.H.Yoo, Y.Murakami et al.: "Behaviors of magnetic domains in La_<0.46>Sr_<0.54>MnO_3 during the ferromagnetic phase transformation studied by electron holography"Phys. Rev. B. 66. 212406(1)-212406(4) (2002)
• [文献書誌] D.Shindo at al.: "Magnetic domain structure of Fe_3B/Nd_2Fe_<14>B nanocomposite magnets studied by electron holography"Proc. 15th Inter. Con. on Electron Microscopy. 735-736 (2002)
• [文献書誌] D.Shindo: "Domain structure of magnetic nanocrystalline materials studied by electron holography"Microsc. Microanalysis. 8. 398-399 (2002)
• [文献書誌] C.-W.Lee, Y.Ikematsu, D.Shindo: "Measurement of mean free paths for inelastic electron scattering of Si and SiO_2"J. Electron Microsc.. 51. 143-148 (2002)