Exhibiting high coercivity of Sm-Fe system compounds by recovery of local magnetic anisotropy

通过恢复局部磁各向异性表现出 Sm-Fe 系化合物的高矫顽力

• 批准号: 20K05059
• 负责人: 小池 邦博
• 金额: $ 2.83万
• 依托单位: Yamagata University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K05059/
• 关键词: SmFe12薄膜; Sm(FeCo)12ナノ粒子; ナノコンポジット磁石; レーザーアニール; 保磁力; マイクロマグネティックスシミュレーション; 局所磁気異方性; 界面制御; SmFe12; Sm(FeCo)12; Sm-Fe薄膜; 薄膜磁石; 結晶磁気異方性; 薄膜プロセス; 希土類永久磁石

これまでの研究からSmの局所磁気異方性がSmFe12系合金の保磁力に与える影響を明らかにするための第一段階として実施されたUHV成膜実験において，ThMn12構造のc軸垂直配向したSmFe12合金薄膜の形成条件を確立した．この薄膜は、高分解能TEM観察によって、Mo下地上に山脈状組織を有するα-Feが形成し，さらにこの上に幅30 nm - 50 nmで100 nm程度の高さのSmFe12柱状組織の生成を確認した。さらにMgO(001)[100]//Mo(001)[110]//Fe(001)[110]//SmFe12(001)[100]エピタキシャル方位関係をもつことが明らかとなった。その磁気特性は，as-grown状態で垂直磁気異方性と保磁力を発現しており，この保磁力機構について薄膜の形状磁気異方性と結晶磁気異方性の競合状態を取り入れた拡張型Kondorskyモデルによって解析できることを確認した．これらの結果に基づいてR4年度は，柱状構造のSmFe12ナノ磁石粒子を物理的・磁気的に孤立化させると共に、SmFe12ナノ磁石粒子側面の表面修飾を目的としてArイオンエッチングと赤外レーザーを組み合わせた非熱平衡粒界拡散プロセス(NTE-GBDP)法を導入することでNd 非磁性元素を粒界拡散させたSm-Fe薄膜の結晶構造と磁気特性を評価した。この結果、NTE-GBDP法を適用した試料はc軸垂直配向状態を保ったまま、処理前の保磁力に比べて約1.5倍増大することが明らかとなった。さらに、ハード相としてSm(FeCo)12ナノ磁石粒子へソフト相としてα-Fe相を接合したナノコンポジット構造をもつナノ磁石粒子の磁化反転過程をマイクロマグネティックスシミュレーションによって考察し、単相よりも高い最大エネルギー積(BH)maxを持つナノコンポジット粒子のナノ構造を提案した．

在UHV膜形成实验中，该实验是作为阐明SM中局部磁各向异性对先前研究的SMFE12合金强制力的影响的第一步进行的，这是形成SMFE12合金薄膜具有C轴垂直于THMN12结构的CAXIS薄膜的条件。通过高分辨率TEM观察观察到这种薄膜，而α-FE在MO底座上形成了山结构，并证实了SMFE12柱状结构的形成为30 nm-50 nm-50 nm，并且在该膜上观察到了约100 nm的高度。此外，已经揭示了MGO（001）[100] // MO（001）[110] // Fe（001）[110] // SMFE12（001）[100] [100]具有外在定向关系。已经证实，可以使用扩展的kondorsky模型来分析磁性特性的磁性特性，该模型在薄膜的形状磁各向异性和磁性晶体各向异性之间结合了种族状态。 Based on these results, in FY2014, we evaluated the crystal structure and magnetic properties of Sm-Fe thin films in which columnar SmFe12 nanomagnet particles were physically and magnetically isolated, and also introduced a non-thermal equilibrium grain boundary diffusion process (NTE-GBDP) method that combines Ar ion etching and an infrared laser for the purpose of modifying the surface of the SmFe12纳米磁体颗粒。结果，可以发现，与治疗前的强制性相比，应用NTE-GBDP方法的样品增加了约1.5倍，同时保持c轴垂直方向。此外，我们使用纳米复合材料结构研究了纳米磁体颗粒的磁化反转过程，其中SM（FECO）12纳米磁体颗粒是硬磁相和α-FE相通过微磁模拟的软相，并提出具有更高最大能量产品的纳米复合粒子的纳米结构（BE阶段）。

项目成果

Nd-Fe-B 系熱間加工磁石の強磁場熱処理と磁気特性

Nd-Fe-B热加工磁体的强磁场热处理及磁性能

• 发表时间: 2020
• 作者: 五十嵐 巧，水野善幸;小池邦博;加藤 宏朗
• 通讯作者: 加藤 宏朗

3Dシードを導入したNd-Fe-B/Mo/α_Fe積層膜の磁気特性

引入 3D 种子的 Nd-Fe-B/Mo/α_Fe 堆叠薄膜的磁性能

• 发表时间: 2021
• 作者: 大場武;谷口無我;沼波望;豊島誠也;宮崎秀俊，木村真一，大西健介，日原岳彦，吉村政人，石井啓文，三上祐史，西野洋一;仲嶋飛向，古澤皐平，小池邦博，加藤宏朗，稲葉信幸，板倉 賢，齋藤 佑，大久保晋，太田 仁
• 通讯作者: 仲嶋飛向，古澤皐平，小池邦博，加藤宏朗，稲葉信幸，板倉 賢，齋藤 佑，大久保晋，太田 仁

Infrared laser annealing of nanocomposite Nd?Fe?B/Mo/FeCo multilayered magnet films

纳米复合Nd?Fe?B/Mo/FeCo多层磁体薄膜的红外激光退火

• DOI: 10.1063/9.0000346
• 发表时间: 2022
• 期刊: AIP Advances
• 影响因子: 1.6
• 作者: Koike Kunihiro;Uchida Tokunosuke;Sakurai Keiho;Inaba Nobuyuki;Kato Hiroaki;Itakura Masaru;Hara Shigeo;Saito Yu;Okubo Susumu;Ohta Hitoshi
• 通讯作者: Ohta Hitoshi

3Dシードを導入したNd-Fe-B薄膜の垂直磁気異方性に与えるNd-Fe-B堆積温度の影響

Nd-Fe-B 沉积温度对 3D 种子 Nd-Fe-B 薄膜垂直磁各向异性的影响

• 发表时间: 2020
• 作者: 古澤皐平;小池邦博;加藤宏朗;稲葉信幸;古賀詩悠;板倉賢;齋藤佑;大久保晋;太田仁
• 通讯作者: 太田仁

Sm(FeCo)12薄膜磁石の微細構造に及ぼす基板加熱温度の影響

基体加热温度对Sm(FeCo)12薄膜磁体微观结构的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: Jung-A Yang;Sooyoul Kim;Sangyoung Son;Nobuhito Mori;Hajime Mase;吉村洋諒，赤嶺大志，板倉 賢，常澤佑太，宇田龍生，小池邦博
• 通讯作者: 吉村洋諒，赤嶺大志，板倉 賢，常澤佑太，宇田龍生，小池邦博