周期構造基板を用いた強磁性ナノ粒子の規則配列化と高密度磁気記録媒体への応用

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13555189
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 弘津 禎彦 大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (70016525)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 須藤 孝一 大阪大学, 産業科学研究所, 助手 (90314426) ; 佐藤 和久 大阪大学, 産業科学研究所, 助手 (70314424) ; 岩崎 裕 大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (00029901) ; 篠原 肇 日立金属株式会社, 技術本部・新事業開発センター 理事副センター長(研究職) ; 石丸 学 大阪大学, 産業科学研究所, 助教授 (00264086)
• Keywords: FePt / FePd / エピタキシャル成長 / ナノ粒子 / L1o型規則合金 / 強磁性体

Research Abstract

磁気記録媒体の高密度化に伴い次世代型超高密度磁気記録媒体の開発が望まれている。記録密度向上には記録単位の微細化が不可欠であり、かつ磁化が熱擾乱に対し安定であることが必要である。この要請を満たす材料として大きな結晶磁気異方性を有し磁化反転に際し巨大な保磁力を示すFePtやCoPtなどの硬質磁性ナノ粒子が注目されている。我々は、電子ビーム蒸着法を用いてNaCl(001)単結晶基板上に方位配向FePt、FePdナノ粒子を合成してきた。これらのナノ粒子では貴金属(Pt、Pd)とFeの逐次蒸着により作製され、貴金属ナノ粒子が単結晶基板上にエピタキシャル成長し、続いて蒸着されるFeナノ粒子が貴金属ナノ粒子を種結晶としてエピタキシャル成長するため、方位配向したFe/貴金属複合ナノ粒子が得られる。蒸着後、熱処理を施すことにより貴金属とFeとの合金化・規則化反応を促し、最終的にL1_0型規則合金ナノ粒子を得ている。規則化した10nmサイズの方位配向FePt、FePd規則合金ナノ粒子分散薄膜はその構造に由来する大きな結晶磁気異方性を反映して室温で3〜5kOeの保磁力を示す。現在、ナノ粒子の周期的配列化が国内外で活発に検討されている。本研究では、周期的な表面構造を有する基板をテンプレートとして用い、上述の方位配向強磁性規則合金ナノ粒子の周期配列化を試みた。テンプレートにはNaCl(100)ならびに(110)基板を用いた。高分解能電子顕微鏡観察および電子回折実験の結果、NaCl(100)劈開面上の高次の原子ステップに5nmサイズのFe/Ptナノ粒子が捕獲され、8nm間隔(粒子間距離3nm+粒子径5nm)で周期配列している様子が観察された。また、イメージの光学変換パターン上に1次の小角散乱が出現し、周期構造が広範囲にわたり形成されていることが判明した。NaCl(110)基板を用いた場合にも同様に周期構造が形成され光学変換パターン上に1次の小角散乱が出現したが、形成された周期構造は約15nm間隔であった。

Research Products

• [Publications] K.Sato, B.Bian, Y.Hirotsu: "L1_0 Type Ordered Phase Formation in Fe-Au Nanoparticles"Jpn. J. Appl. Phys.. 41(1A/B). L1-L3 (2002)
• [Publications] K.Sato, B.Bian, T.Hanada, Y.Hirotsu: "Oriented L1_0-FePt nanoparticles and their magnetic proeprties"Scripta Mater.. 44(8/9). 1389-1393 (2001)
• [Publications] K.Sato, B.Bian, Y.Hirotsu: "Hard magnetic properties of oriented FePd ordered alloy nanoparticles with 2D dispersion"Proc. 4^<th> Seminar on Core University Program between Japan and Korea. 181-184 (2001)
• [Publications] 佐藤和久, 弘津禎彦: "方位配向FePd規則合金ナノ粒子"日本金属学会会報まてりあ. 40(12). 1020 (2001)
• [Publications] 佐藤和久, 卞波, 弘津禎彦: "方位配向FePtナノ粒子2次元分散膜の構造と磁気的性質"日本金属学会会報まてりあ. 40(2). 172-177 (2001)
• [Publications] 佐藤和久, 弘津禎彦: "強磁性規則合金ナノ粒子2次元分散膜の創製と機能"マテリアルインテグレーション. 17(1). 13-17 (2001)
• [Publications] 佐藤和久, 卞波, 弘津禎彦: "電子顕微鏡の実践と応用写真集(分担執筆)"方位配向FePtナノ粒子2次元分散膜の構造と磁気的性質. 254 (2002)