電子数および原子間距離制御によるバルク強磁性材料の探索

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12650655
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 古谷野 有 筑波大学, 物質工学系, 講師 (00215419)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 大塚 秀幸 物質材料研究機構, 材料研究所, 主任研究員 (10343857) ; 吉崎 亮造 筑波大学, 物質工学系, 教授 (70011137) ; 池田 ひろし 筑波大学, 物質工学系, 講師 (50272167)
• Keywords: 強磁場 / 窒化鉄 / α'相 / マルテンサイト変態 / 磁気特性 / 熱処理 / α"-Fe_<16>N_2

Research Abstract

スレーター・ポーリング曲線は電子数の変化で遷移金属合金の磁化を説明するものであるが、電子数のみならず原子間距離も磁性に影響する重要なパラメータである。磁化の大きい鉄基bcc合金の場合、原子間隔を大きくすると磁化が大きくなるので格子定数を拡大する方向の研究は新しい磁性材料を探索するために重要である。本研究課題はスレーター・ポーリング曲線の頂点近傍にあるbcc合金の格子間に窒素や炭素を導入したbccあるいはbct構造の物質を合成し、電子数、原子体積と磁化の関係を調べ新しいバルク磁性材料を探索することを目標としている。
これまで進めてきたbct窒化鉄の鉄をマンガンで一部置換した試料および窒素を炭素で置換した試料を作製した。FeMnNについてはマンガンが選択窒化するためγ単相を得るには至らなかった。窒化温度やアンモニア分圧が窒化鉄を得るのとかなり異なるようで更なる検討が必要である。FeCについては薄い試料を作ると脱炭され易いためγ単相を得る事は出来なかったが、低温強磁場により磁場誘起マルテンサイト変態を起こすことがわかった。磁化はbct窒化鉄より小さいようである。
これまでbct窒化鉄の熱処理は真空中120℃で行ってきたが、今年度はアンモニアガス中や150℃で試してみた。熱処理試料について(財)高輝度光科学研究センターSPring-8放射光を用いたリートベルト解析とメスバウアー分光を行ったが、α"の体積分率は120℃真空中と同様であった。α"が生成しても磁化も増大しなかった。これまでのわれわれの研究でα"の巨大磁化を支持するデータは得られていないが、巨大磁化を得るには長距離秩序を更に向上させる必要があることを示唆しているのかもしれない。

Research Products

• [Publications] 古谷野有: "磁場誘起マルテンサイト変態を利用したbct窒化鉄の作成"ふぇらむ. 8. 143 (2003)
• [Publications] K.Ono: "Electrical Conduction and Tunneling Magnetoresistance of Fe, Co/MgF_2 Granular Multilayers"Jpn.J.Appl.Phys., Part 1. 41. 97 (2002)
• [Publications] 池田博: "MgB2の磁化緩和"日本金属学会誌. 66. 334 (2002)
• [Publications] H.Ikeda: "Transport and Magnetic Properties of Superconducting MgB_2"Physica C. 378. 499 (2002)
• [Publications] T.Koyano: "Effect of Magnetic Field on γ→α' Martensitic Transformation and Magnetization of ・' and ・" Iron-nitrides"Mater.Trans., JIM. 41. 923 (2000)
• [Publications] H.Ikeda: "Improvement of the Boil-off Rate on Cryostat Using Pulse Tube Refrigerator"Proc the 6th Japan-Sino Joint Seminer on Cryocooler and its Application. 226 (1999)