| 研究課題/領域番号 |
18H01909
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| 研究機関 | 岩手大学 |
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研究代表者 |
鎌田 康寛 岩手大学, 理工学部, 教授 (00294025)
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| 研究分担者 |
小林 悟 岩手大学, 理工学部, 教授 (30396410)
村上 武 岩手大学, 理工学部, 技術専門職員 (60466513)
渡辺 英雄 九州大学, 応用力学研究所, 准教授 (90212323)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 照射損傷 / 磁気特性 / 遷移金属 / エピタキシャル |
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| 研究実績の概要 |
本研究では照射環境下で利用される機器構造物の照射損傷現象を念頭に置き、種々の鉄基3d遷移金属合金の構造および磁気特性に与える照射効果を高効率・高精度に調べるコンビナトリアル型の研究手法を提案している。それらのデータを収集して、照射効果のメカニズムを解明することを目的としている。初年度は、特に試料作製装置の改造・強化に重点的に取り組むとともに、幾つかの試料を作製して重イオン照射し、構造・磁気特性に与える影響を調べた。
装置の改造では、2元電子ビーム蒸着装置（独Tectra社製）を新規に導入して既存の超高真空蒸着装置に接続し、基本性能の確認を行った。それと並行して、薄膜作製時の下地基板として用いるMgO(001)の酸素雰囲気中での高温熱処理条件を最適化した。さらに超高真空成膜後の試料の、赤外線ランプ加熱炉による高温熱処理条件を再検討して最適化した。具体的な合金として初年度はFe-Ni系に着目し、Ni組成を16から36%まで系統的に変えたFe-Ni合金薄膜をエピタキシャル成長させて、室温で重イオン照射し、構造と磁気特性を調べた。その過程で、成膜後の高温熱処理の有無で照射影響に違いがあることを確認した。熱処理が無い場合は照射による保磁力の減少傾向が、熱処理がある場合は増加傾向が見られることがわかった。特に29%Ni合金薄膜の熱処理材で照射影響が顕著に現れることがわかり、fcc-bccの相変態と磁化の増大を確認し、原因をFeNi合金の電子状態を考慮し推察した。また、FeNiCr合金（ステンレス鋼）の構造と磁気特性に与える熱時効およびGa照射の影響を、相安定性の観点から整理することができた。
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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
装置改造の点では2元電子ビーム蒸着装置の新規導入と基本性能の確認ができた。一方で、FeとNiを同時蒸着する場合、電子ビーム照射時のNiロッドの溶融落下という予期せぬ問題が発生したが、それを解決する方法について見通しを立てた。全体の研究計画とイオン照射の年度内のマシンタイムを考慮した結果、初年度の試料作製では同時蒸着型の試料作製は実施せず、合金ターゲットを用いた薄膜作製を行い、重イオン照射実験を実施した。その結果、FeNi2元合金の構造と磁気特性に与える照射効果のNi組成依存性を初年度に明らかにすることができた。また、FeNiCr合金のGa照射による構造変態では、これまでの研究報告と異なる結果も得られ興味深い成果が得られつつある。以上の理由から、研究は概ね順調に進展していると考えている。
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| 今後の研究の推進方策 |
初年度に予期せぬ問題として生じた、2元電子ビーム蒸着装置のNiロッドの溶融落下については、特殊形状のるつぼを導入することで対処する予定である。それらを含むエピタキシャル合金薄膜の作製方法の改良と最適化をさらに進めた上で、鉄系3d遷移金属合金の良質な合金薄膜の系統的な作製を実現し、構造と磁気特性に与える照射影響の解明研究を加速させたい。
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