アモルファス合金の集束イオン照射誘起ナノ結晶化とその自己方位配向

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14205101
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 肥後 矢吉 東京工業大学, 精密工学研究所, 教授 (30016802)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 石山 千恵美 東京工業大学, 精密工学研究所, 助手 (00311663) ; 下条 雅幸 東京工業大学, 精密工学研究所, 助手 (00242313) ; 高島 和希 東京工業大学, 精密工学研究所, 助教授 (60163193)
• Keywords: ナノ結晶 / 収束イオンビーム照射 / アモルファス合金 / 自己組織化 / 方位配向

Research Abstract

高S/N比を持つ次世代型高密度磁気記録ディスクを実現させるためには、記録単位がナノサイズの強磁性結晶であることと同時に、垂直磁化を用いて記録精度を上げるため、ナノ結晶の方位を制御することが重要である。すなわち、記録単位である結晶のサイズを数ナノメートルまで微小化し、かつ結晶を特定の方位にそろえることが必要となる。ところで、材料に高エネルギー粒子線(イオンや中性子等)の照射を行えば、局所的に応力場が発生することが知られている。アモルファス合金は熱力学的に準安定状態であるため、このような高エネルギー粒子線をナノサイズまで集束して照射すれば、照射領域では応力が緩和される方向へ配向したナノ結晶が析出されると推測される。また、この手法では集束イオンビームを走査することで、広範囲かつ均一に分散したナノ結晶を作製することが可能であり、磁気記録媒体への応用も容易であると考えられる。しかしながら、アモルファス合金に対してこのような高エネルギー粒子線を集束し照射させた報告例はなく、その詳細は不明である。そこで本年度は、集束イオンビーム照射によるアモルファス合金の方位配向ナノ結晶化機構について検討するとともに、アモルファス合金の表面広範囲に結晶方位を制御したナノサイズ結晶を析出させることを目的として研究を進めた。試料にはNi-Pアモルファス合金薄膜を用い、これにGaの収束イオンビームを照射した。その結果、粒径が約10nmのナノ結晶の生成が確認できた。電子線回折の結果、生成したナノ結晶はfccのNiで、その方位は(111)が照射面に平行、照射方向が[110]に平行であった。この結果は、収束イオンビーム照射を行うことで、アモルファス合金中へのナノ結晶の生成ならびにその方位制御が可能なことを示している。

Research Products

• [Publications] R.Tarumi, K.Takashima, Y.Higo: "Formation of Oriented Nanocrystals in an Amorphous Alloy by Focused-Ion-Beam Irradiation"Appl. Phys. Lett.. 81・24. 4610-4612 (2002)
• [Publications] R.Tarumi, T.Kamikawa, K.Takashima, Y.Higo: "Formation of 3-dimensionally Oriented Nano-Sized Crystals in an Amorphous Alloy under Ion Beam Irradiation"Abstract for 2002 MRS Fall Meeting. 174-175 (2002)