| 研究課題/領域番号 |
17K14660
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| 研究機関 | 工学院大学 |
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研究代表者 |
大竹 充 工学院大学, 工学部, 助教 (60611415)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | 硬磁性材料 / 希土類-遷移金属合金 / 薄膜 / 結晶工学 / エピタキシャル成長 |
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| 研究実績の概要 |
モーターなどの電磁エネルギー変換機器の高効率化やハード磁気ディスク装置などの情報記録デバイスの大容量化には、10^7 erg/cm^3以上の高い一軸磁気異方性エネルギーを持つ硬磁性材料が必要となる。本課題では、硬磁性材料として、強磁性遷移金属元素T（= Co，Fe，Ni）と種々の希土類金属元素Rを組み合わせたRT5型規則合金に着目した。そして、各合金膜の形成技術の基礎構築を図り、材料選択と構造・磁気特性の制御範囲の可能性を示すことを目的とした。
平成29年度は、T元素としてCo、R元素としてSm，Gd，Y，Erを用いた合金膜の形成技術の検討を行った。膜の結晶方位を制御するために、MgO(100)、(110)、(111)基板上にエピタキシャル成長させたCrもしくはCu下地層を用いた。Cr(100)下地層上では、R = Sm，Gd，Yに対して双結晶RCo5(11-20)膜が得られ、R = Erに対しては非晶質膜が形成された。Cr(211)下地層上では、R = Sm，Gdに対して単結晶RCo5(1-100)膜、R = Y，Erに対しては非晶質膜が形成された。融点の低いR元素を用いることにより、結晶化が促進される傾向が明らかになった。一方、Cu(111)下地層上では、すべてのR元素に対してRCo5(0001)膜が得られた。下地層のCu原子が膜に拡散し、RCo5構造におけるCoサイトを部分置換することにより、規則相形成が促進された。この結果を踏まえ、R = Erとした膜に対して、CoをCuで部分置換した膜を形成した。その結果、Cr(100)および(211)下地層上においても、R(Co,Cu)5規則相が形成された。本検討により、高融点のR元素を用いた場合においても、CuによるCoの部分置換により規則相形成が可能であることが見出され、R元素の選択幅増大の可能性を示すことができた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
当初の計画通り、T = Coとし、R元素を変化させた場合のRCo5合金膜の形成技術の検討を行い、R元素の融点に依存した合金膜の構造特性、および、磁気特性との相関関係を明らかにしている。また、結晶化が容易ではないR元素を用いた合金膜に対しても、CuによるCoの部分置換により規則相形成が可能であることを見出している。したがって、おおむね順調に研究が進展していると判断できる。
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| 今後の研究の推進方策 |
T元素をCoからFeおよびNiへ拡張したRFe5およびRNi5合金膜の形成技術の検討を行う。実験手順はRCo5の場合と同様であり、結晶化が容易でない場合、T = Fe，NiをCuで部分置換する手法を適応する。そして、これらの検討により、Coによる部分置換、すなわち、R(Fe,Co)5、もしくは、R(Ni,Co)5規則相形成による磁気特性制御に展開していくことが可能になる。
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