2003 Fiscal Year Annual Research Report
遷移金属ナノクラスターの集合化と磁気的・電気的機能性の探索
Project/Area Number |
01F00226
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Research Institution | Nagoya Institute of Technology |
Principal Investigator |
隅山 兼治 名古屋工業大学, 工学研究科, 教授
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Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
彭 棟梁 名古屋工業大学, 工学研究科, 外国人特別研究員
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Keywords | クラスター集合体 / プラズマ・ガス中凝縮法 / クラスターの融合 / 透過電子顕微鏡 / 磁気的性質 / 電気的性質 / パーコレーション / 合金クラスター |
Research Abstract |
本研究では、遷移金属合金クラスターを基板上に堆積・集合化して、新機能材料を創製することをめざした。最終年度には、基礎・応用に関して、次のような成果が得られた。 1.イオン化Feクラスター強制堆積による高密度充填集合体の作製 プラズマ・ガス凝縮クラスター堆積装置を用いて、平均粒径9、11、13nmのFeクラスターを発生し、基板に電圧(0〜-20kV)を印加し、高密度Feクラスター集合体を作製した。また堆積室に少量のの酸素を導入してクラスター表面を酸化させ、堆積させた試料も作製した。印加電圧の増加にともない、試料の充填率は増加し、印加電圧V_b=-20kVで約85%に達する。保磁力H_cは印加電圧の増加にともない減少し、V_b=-20kVで0.6Oe以下となり軟磁気特性を示す。一方、飽和磁化B_sは印加電圧の増加にともない増加し、V_b=-20kVで1.86Wb/m^2となる。酸素を導入しないで作製した試料の電気抵抗は金属的な温度変化を示し、バルクFeと比べて1桁高いが、酸素導入によりクラスター表面を酸化させると、試料の電気抵抗は数桁大きくなる。 2.Fe-Pt合金クラスターの作製 プラズマガス中凝縮法クラスター堆積装置を用い、対向配置したFeとPtターゲットを同時にスパッタしてクラスターを生成、基板上に堆積させた。クラスターサイズは10nm以下であり、ほぼ均一な合金が形成され(クラスター間の組成分布は約10%)、不規則fcc相である。全体の平均組成が約50at%FeのFePt合金クラスターの集合体を600℃で熱処理すると、H_cは熱処理時間15分で約9kOeになり、更に2時間熱処理を施すと約13kOeとなる。また、H_cは熱処理温度500℃付近から急激に増加し、約700℃で最大値14kOeを示す。急激なH_cの増大はL1_0-FePt規則相が形成されことに起因する。
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Research Products
(7 results)
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[Publications] D.L.Peng et al.: "Crystal Structure of Fe-N Clusters Plasma-Gas-Condensation"Mater.Trans.JIM. 44・4. 677-680 (2003)
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[Publications] R.Katoh et al.: "Composite Deposition of Co and Si Clusters by rf/dc Plasma-Gas-Condensation"Appl.Phys.Lett.. 82・16. 2688-2690 (2003)
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[Publications] D.L.Peng et al.: "Electrical Properties of Oxide-Coated Metal(Co, Cr, Ti)Cluster Assemblies"Phys.Stat.Sol.(a). 196・2. 450-458 (2003)
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[Publications] D.L.Peng et al.: "Formation and Magnetic Properties of Fe-Pt Alloy Clusters by Plasma-Gas Condensation"Appl.Phys.Lett.. 83・2. 350-352 (2003)
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[Publications] D.L.Peng et al.: "Magnetic and Transport Properties in Fe and Oxide-Coated Fe Cluster Assemblies"Trans.Mater.Res.Soc.Jpn.. 28・3. 867-870 (2003)
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[Publications] T.Hihara et al.: "Electrical Transport Properties in Nb and NbN Cluster Assembled Films Produced by a Plasma-Gas-Condensation Cluster Source"J.Appl.Phys.. 94・12. 7594-7597 (2003)
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[Publications] D.L.Peng et al.: "Electrical Resistivity and Magnetoresistance in Monodispersed Oxide-Coated Fe Cluster Assemblies"Jpn.J.Appl.Phys.. 43・2. 674-680 (2004)