2022 Fiscal Year Annual Research Report
Revealing the coercivity enhancement mechanism in Nd-Fe-B magnets by differential phase contrast STEM
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21J22546
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
村上 善樹 東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2021-04-28 – 2024-03-31
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| Keywords | 永久磁石 / 透過型電子顕微鏡 / 位相コントラスト / 微分位相コントラスト法 / 磁区構造 / 磁壁 / Nd-Fe-B磁石 / Ferrite磁石 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
電気モーター等に利用される永久磁石の保磁力は，微細組織制御により向上できることが経験的に知られる．しかし多結晶体である永久磁石には様々な微細組織が存在する一方，磁気構造と微細組織の観察を同一局所領域で行う手法が存在せず，各微細組織がどのように保磁力の向上に寄与しているかの詳細はよく理解されていない．
この局所複合観察には高い実空間分解能を有する走査透過型電子顕微鏡の磁場観察手法である微分位相コントラスト(DPC STEM)法は構造由来の信号の重畳が避けられず多結晶体への応用は困難であった．
そこで本研究では，構造由来の信号の重畳を低減し多結晶体への応用が可能な傾斜平均化DPC法(tDPC法)の開発を前年度に引き続き行い，その適用例として磁性体中のナノスケールの磁気構造である磁壁の観察及びその幅の計測を行った．
観察は代表的な永久磁石であるNd-Fe-B系磁石およびフェライト系磁石の多結晶試料を用いて行い，まずtDPC法によって磁壁の高分解能観察を行った．得られた像に対して解析解の関数フィッティングにより磁壁の幅の計測を行った．得られた結果はバルクでの計測および先行研究と矛盾しないものであり，また局所の組成変化などによって磁壁幅が変化することを直接的に計測することに成功した．さらに，実験での条件と合わせたマイクロマグネティクス理論に基づくシミュレーションも行い．実験で得られた像の解釈に用いた．
本研究結果は学会での報告の他，査読付き論文として投稿中である．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
DPC STEM法の多結晶体への応用手法の開発をほぼ完了し，さらにこの手法を用いて観察する対象として磁壁およびその幅を選択した．高分解能での磁壁観察と，像に対するフィッティングによる磁壁幅の計測手法を確立した．これにより局所磁気構造の高分解能観察とバルクでの磁気特性を結びつけることが可能となり，当初用いていたNd-Fe-B系の試料の他に，Ferrite系の試料をも比較議論することができるようになったため．磁壁の幅を1つの指標として実験像を解釈する方法を確立しており，シミュレーションなどとの整合性も議論できるようになった．
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| Strategy for Future Research Activity |
磁壁の幅に着目した観察・研究を継続する．現時点では結晶粒内かつ直線状の磁壁のみを対象としているが，結晶粒界や析出物，転位や結晶方位の影響を受けていると思われる磁壁も存在する．これらの磁壁幅を計測することにより，微細組織・微細構造によって磁壁の幅がどのように変化しているか，また微細組織・微細構造が持つ局所の磁気特性を直接的に観察することで，磁化反転過程において磁気構造と微細組織の相互作用を明らかにし，保磁力向上メカニズムの解明を目指す．
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