遷移金属合金複合薄膜における固体反応の、高分解能分析電子顕微鏡による研究

1990 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 63460226
• 研究機関: 神戸大学
• 研究代表者: 吉田 虔太郎 神戸大学, 工学部, 助教授 (60031085)
• 研究分担者: 山田 隆 神戸大学, 工学部, 助手 (00112079)
• キーワード: 長周期結晶格子 / 接合界面 / 準結晶 / 固体反応 / 複合二重薄膜 / Mn〜Bi合金 / 溶融亞鉛メッキ鋼板 / 高分解能電子顕微鏡像

研究概要

平成2年度初頭には、交付された補助金の備品質の物品がほぼ揃い、研究課題の目標の一つである電子ビ-ムニ元蒸着装置が稼動しはじめた。この装置で厚いBi膜(厚さ約5000A^^°)とMn膜(約2000A^^°)の複合二重膜をつくり、Biの融点直下の低温加熱実験を開始した。8月にはY軸スイ-プ装置も入手し、遷移金属を効率よく蒸着できるようになった。この厚い複合二重膜を電子顕微鏡で透過観察するために、筆者らが別途開発してきたイオン・シンニング装置で二重厚膜の試料研削をおこなっている。BiとMnの接合界面に薄くする膜面試料と、接合界面に垂直に薄く削る断面試料の研削をおこなっている。これまでの観察結果では、平行して進めている極薄二重膜で発見されたと同じ新合金相が、厚膜の接合界面でも同様に生成していることが明らかになりつつある。
Bi膜とMn膜の厚さがそれぞれ約200A^^°の極薄二重膜の低温加熱実験では、強磁性MnBi相、その原子位置のうち或るものが入れ換ったとみられる規則合金相、a=17.26A^^°,c=10.21A^^°の大きな格子定数をもつ長周期正方晶、およびこの正方晶と密接な構造上の関連をもち、12回対称軸を有する準結晶などが出現することを明らかにした。Bi〜Hn系平衡状態図には、強磁性MnBi相ただ一つが記載されているのみである。これらの新合金相の結晶格子を電子線回折図形から決定した。12回対称準結晶の高分解能電子顕微鏡像は、世界に先がけた観測結果であり、このことを国際速報誌へ投稿した。この準結晶と関連の深い長周期正方晶は、遷移金属同志の二元合金にみられるシグマ相に似た電子線回折図形を示す。シグマ相構造を参照しつつ、長周期正方晶の原子配列結晶構造を構築深求している。
他に本研究で得た研究手法を工業技術へ応用すべく、Fe〜Zn系金系の実験を真空蒸着法で開始した。Fe〜Zn合金系は、自動車のボディ等に使用される溶融亞鉛メッキ鋼板として、工業用材料として重要である。

研究成果

• [文献書誌] Kentaroh Yoshida: "Production of Alloy Phases in BiーMn System by Vacuum Depositions & SolidーState Alloying,and their Structure Investigations by High Resolution Electron Microscopy." Supplement to Acta Crystallographica,Collected Abstracts of the XVth Congress and General Assembly of IUCr.,(Bordeaux,France).C386 (1990)
• [文献書誌] Kentaroh Yoshida: "Structure of LongーPeriod Tetragonal Lattice Fromed by SolidーState Alloying in BiーMn Souble Layer Thin Films." Proceedings of the XIIth Intern.Congress for Electron Microscopy,(Seattle,U.S.A.1990). 4. 160-161 (1990)
• [文献書誌] Takashi Yamada: "A New Alloy Phase Produced in the CoーDeposited MnーBi Films in a Composition Range 50ー30 at% Mn." Proceedings of the XIIth Intern.Congress for Electron Microscopy,(Seattle,U.S.A.1990). 4. 1012-1013 (1990)
• [文献書誌] Kentaroh Yoshida: "Disordered Twin Boundary Regions in LongーPeriod Tetragonal BiーMn Films." Philosophical Magazine Letters. Vol.63. (1991)
• [文献書誌] Takashi Yamada: "Composition Determination of Vacuum CoーDeposited MnーBi Thin Films by Means of Energy Dispersive Xーray Analysis" Memoires of the Faculty of Engineering,Kobe University.No.38. (1991)