アモルファス合金の集束イオン照射誘起ナノ結晶化とその自己方位配向

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14205101
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 肥後 矢吉 東京工業大学, 精密工学研究所, 教授 (30016802)
• 研究分担者: 石山 千恵美 東京工業大学, 精密工学研究所, 助手 (00311663) ; 下条 雅幸 東京工業大学, 精密工学研究所, 助手 (00242313) ; 高島 和希 東京工業大学, 精密工学研究所, 助教授 (60163193)
• キーワード: ナノ結晶 / 集束イオンビーム照射 / アモルファス合金 / 自己組織化 / 方位配向

研究概要

高S/N比を持つ次世代型高密度磁気記録ディスクを実現させるためには、記録単位がナノサイズの強磁性結晶であることと同時に、垂直磁化を用いて記録精度を上げるため、ナノ結晶の方位を制御することが重要である。すなわち、記録単位である結晶のサイズを数ナノメートルまで微小化し、かつ結晶を特定の方位にそろえることが必要となる。ところで、材料に高エネルギー粒子線(イオンや中性子等)の照射を行えば、局所的に応力場が発生することが知られている。アモルファス合金は熱力学的に準安定状態であるため、このような高エネルギー粒子線をナノサイズまで集束して照射すれば、照射領域では応力が緩和される方向へ配向したナノ結晶が析出されると推測される。しかしながら、アモルファス合金に対してこのような高エネルギー粒子線を集束し照射させた報告例はなく、その詳細は不明である。そこで集束イオンビーム照射によるアモルファス合金の方位配向ナノ結晶化機構について検討するとともに、アモルファス合金の表面広範囲に結晶方位を制御したナノサイズ結晶を析出させることを目的とした。試料にはNi-Pアモルファス合金薄膜を用い、これにGaの収束イオンビームを照射した。その結果、粒径が約10nmのナノ結晶の生成が確認できた。電子線回折の結果、生成したナノ結晶はfccのNiで、その方位は(111)が照射面に平行、照射方向が[110]に平行であった。また、集束イオンの照射角度を変化させたところ、結晶面方位は常に照射面に対して(111)であったが、その方向は角度に依存して変化した。以上の結果は、収束イオンビーム照射を行うことで、アモルファス合金中へのナノ結晶の生成ならびにその方位制御が可能なことを示している。

研究成果

• [文献書誌] T.Kamikawa, R.Tarumi, K.Takashima, Y.Higo: "Formation of 3-Diemnsionally Oriented Nano-Sized Crystals in an Amorphous Alloy Under Ion Beam Irradiation"MRS Symp.Proc.. 739. 157-162 (2003)
• [文献書誌] T.Kamikawa, R.Tarumi, K.Takashima, Y.Higo: "Orientation Control of Nanocrystals in an Amorphous Alloy by Ion Beam Irradiation"Trans.Mat.Res.Soc.Japan. 28・3. 747-750 (2003)
• [文献書誌] R.Tarumi, T.Kamikawa, K.Takashima, Y.Higo: "Formation of Oriented Nano-Sized Crystals in an Amorphous Alloy under Focused Ion Beam Irradiation"Trans.Mat.Res.Soc.Japan. 28・3. 751-754 (2003)
• [文献書誌] R.Tarumi, K.Takashima, Y.Higo: "Crystallographic Features of Oriented Nanocrystals Induced by Focused-Ion-Beam Irradiation for an Amorphous Alloy"J.Appl.Phys.. 94・9. 6108-6115 (2003)