強磁性規則合金ナノ粒子の低温エピタキシャル成長と機能化

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14205094
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 弘津 禎彦 大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (70016525)
• 研究分担者: 石丸 学 大阪大学, 産業科学研究所, 助教授 (00264086) ; 花田 剛 大阪大学, 産業科学研究所, 助手 (10314428) ; 佐藤 和久 大阪大学, 産業科学研究所, 助手 (70314424)
• キーワード: エピタキシャル成長 / FePt / FePd / 低温規則合金化 / L1o構造 / 硬質磁性 / 高分解能電子顕微鏡 / ナノ粒子

研究概要

FePtならびにFePd合金は次世代超高密度磁気記録媒体として期待されており、現在、硬質磁性発現の起源であるL1o型規則相をより室温に近い温度で形成させることと、その磁化容易軸であるc-軸の配向制御が課題となっている。これまで真空中で400℃に加熱した単結晶基板上へPt、Feを逐次蒸着することによりFePtナノ粒子を形成してきた。このとき基板表面への粒子のエピタキシャル成長を利用して粒子配向の制御を行ってきたが、本研究ではより低温で粒子を配向制御することを試みた。その結果、大気中劈開したNaCl単結晶基板において高配向・高分散・高保磁力を有するFePtナノ粒子を形成するためには基板温度400℃での蒸着と600℃での規則化熱処理が必要であることが判明した。このとき、基板温度300℃以上にて蒸着した試料では熱処理前後において粒子の凝集による粒径の人幅な変化は見られなかった。Ptナノ粒子がFe粒子を捕獲し凝集を抑制していると考えられる。またFe粒子は基板温度400℃以上にてPt粒子に対して方位配向するが、Pt粒子は基板温度200℃以上にて基板上で(001)配向する傾向が見られた。基板温度200℃にて蒸着した試料においては、蒸着後の600℃での熱処理により方位配向したFePtナノ粒子が形成されることが判明した。よって従来の研究結果よりも約200K低温にて方位配向したFePtナノ粒子が形成できたが、室温での保磁力は1500e程度と規則合金ナノ粒子としては小さな値であった。基板温度が400℃未満の場合、蒸着直後の段階でFe粒子とPt粒子との間に一定の方位関係が見られないことから、粒子ごとの塑性変動が熱処理時の規則化の進行を遅らせ保磁力の増大を抑制しているということが推察される。15年度においては、Cl_2ガスを利用したNaCl基板表面の前処理方法等を用い、より低温で高保磁力を有するエピタキシャル粒子形成の可能性を検討する予定である。

研究成果

• [文献書誌] K.Sato, Y.Hirotsu: "Structure and magnetic property change of epitaxially grown L1o-FePd nanoparticles on annealing"Journal of Applied Physics. 93(11)(in press). (2003)
• [文献書誌] K.Sato, T.Kajiwara, M.Fujiyoshi, M.Ishimaru, Y.Hirotsu, T.Shinohara: "Effects of surface step and substrate temperature on nanostructure of L1o-FePt nanoparticles"Journal of Applied Physics. 93(10)(in press). (2003)
• [文献書誌] K.Sato, M.Fujiyoshi, M.Ishimaru, Y.Hirotsu: "Effects of additive elements and particle size on the atomic ordering temperature of L1o-FePt nanoparticles"Scripta Materialia. 44(8/9). 921-927 (2003)
• [文献書誌] K.Sato, B.Bian, Y.Hirotsu: "Fabrication of oriented L1o-FePt and FePd nanoparticles with large coercivity"Journal of Applied Physics. 91(10). 8516-8518 (2002)
• [文献書誌] K.Sato, B.Bian, Y.Hirotsu: "L1o type ordered phase formation in Fe-Au nanoparticles"Japanese Journal of Applied Physics. 41(1A/B). L1-L3 (2002)
• [文献書誌] Y.Hirotsu, K.Sato, B.Bian: "Oriented hard magnetic L1_0-FePt and FePd nanoparticles"Proceedings of the 15^<th> International Congress of Electron Microscopy(ICEM15, Durban, South Africa). 1. 285-286 (2002)