高性能希土類薄膜磁石の開発とマイクロアクチュエータへの応用

2004 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04F04417
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 町田 憲一 大阪大学, 先端科学イノベーションセンター, 教授
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): LIU Wei Fang 大阪大学, 先端科学イノベーションセンター, 外国人特別研究員
• Keywords: 希土類磁石 / 薄膜磁石 / スパッタリング / ネオジ鉄ホウ素 / 白金鉄 / 異方性 / マイクロモータ

Research Abstract

平成16年度に達成した実績および得られた成果は以下の通りである。
1 Nd-Fe-B系およびPt-Fe系薄膜磁石に関する文献調査を実施した。前者については厚さ1μm以下の薄膜においてエネルギー積(BH)max=319kJ/m^3の高い磁気特性が得られる一方、数10μmの厚膜磁石を用いたマイクロモータの試作についての報告例がある。後者については磁気記録メディアを目的とした薄膜報告が多くあるが、厚膜の報告は2例のみであり今後研究の進展が期待される。
2 高いエネルギー積をもつ厚膜磁石の作製を目的として、Pt-Fe合金ターゲットを備えた立体スパッタリング装置を用いて、Ar圧力や投入電力などが膜の結晶性と磁性に及ぼす影響を調べた。Ar圧力を3から0.6Paに変化させて成膜した後に、600℃で30分間熱処理を行った場合、Pt-Fe膜は不規則なfcc構造から規則相としてのfct構造に徐々に変化することが明らかになった。圧力0.6Paで作製した膜のエネルギー積と保磁力は、それぞれ90kJ/m^3と373kA/mであった。他方、Ar圧力を0.6Pa、DC出力を160Wに固定し、RF出力を変化させて膜の結晶性と磁気特性を調べた。その結果、RF出力を120W以上で成膜したPt-Fe膜は、通常行われる熱処理を省き成膜のままで目的のfct構造をもつことを新たに見出した。RF出力を180Wで成膜した場合の磁気特性は前者と比較して、それぞれ124kJ/m^3と446kA/mに著しく向上した。
3 マイクロモータへの応用を意図して、平板および線材上に厚さ60〜70μmのPt-Fe厚膜を形成した。しかしながら、数μm厚の場合と比較して磁気特性が低下する傾向が見られることから、今後この原因解析と対策が必要とされる。