積層型金属窒化物複合材料の作製とメゾ界面評価

层状金属氮化物复合材料的制备及介观界面评价

• 批准号: 08243237
• 负责人: 吉川 信一
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1996
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1996 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-08243237/
• 关键词: 窒化物; 積層薄膜; 界面; メゾスコピック; 磁性体

高周波スパッター法によってFe/AlN積層膜を作製すると,積層回数が増えて一層ずつの厚みが薄くなるにつれて,Feの格子定数が増加するとともに,結晶子径が2nm程度まで減少した.膜の磁性は印加する磁場の方向に対する異方性が強く,膜面に対して平行に磁場を印加しするとソフトな強磁性を示した.その飽和磁化の値は3回および8回積層膜において,α-Feの飽和磁化より10%以上大きな値が見られた.この大きな飽和磁化に対応して,メスバウア分光においても大きな内部磁場成分の存在が確認された.これらは界面において部分的に窒化鉄を生成していると考えるとよく説明できた.またFeとAlN層の界面は決して急峻な界面ではなく,界面付近には窒素によって4配位されたFeが生成しており,これに伴ってAlN層では金属Alが析出していることがX線吸収スペクトルおよび光電子分光の測定結果から考えられた.Feの格子定数が積層回数とともに膨張した現象も,窒化鉄が次第に生成しているとして説明できる.これらの実験結果は,各試料を積層化することによって試料全体に対する界面部分の体積割合を増やし,さらに各種の分光法によって状態分析することによって,界面の評価法を極めて有効に行うことができることを示している.また共有結合性が強く高温まで化学的にも安定であると考えられるAlNセラミックスの場合でも,室温において高周波スパッター法によって金属Feと積層すると,界面から数nm程度の深さの領域においては窒素を放出してα-Feに供給して窒化鉄に類似した状態を作ることがわかった.

采用高频溅射法制备Fe/AlN叠层薄膜时，随着叠层数的增加和各层厚度的变薄，Fe的晶格常数增大，微晶直径减小至2 nm左右，具有较强的各向异性。相对于施加磁场的方向，当施加平行于薄膜表面的磁场时，表现出软铁磁性。3层和8层薄膜的饱和磁化强度值相同。 ，观察到比α-Fe的饱和磁化强度大10%以上的值，与该大的饱和磁化强度相对应，在穆斯堡尔谱中也确认了存在大的内部磁场分量，这些在界面处被部分氮化。这可以通过认为生成了铁来很好地解释。此外，Fe和AlN层之间的界面不是陡峭的界面，并且在界面附近，形成了与氮进行4配位的Fe。因此，从X射线吸收光谱和光电子能谱的测量结果可以认为，AlN层中析出了金属Al。Fe的晶格常数随叠层数而扩大的现象也表明了氮化铁的逐渐形成。这些实验结果可以通过堆叠每个样品以增加界面与整个样品的体积比，并使用各种光谱方法进一步分析状态来解释。另外，即使是具有强共价键且在高温下化学性质稳定的AlN陶瓷，也可以在室温下使用高频溅射来进行金属化。我们发现，当与Fe层压时，氮在距界面几纳米深的区域释放并供给α-Fe，形成类似于氮化铁的状态。

项目成果

S.Kikkawa: "Formation of iron nitrides applying N^+ ion umplantation" Vacuum. 47. 863-866 (1996)

S.Kikkawa：“应用N^离子注入形成氮化铁”真空。

S.Kikkawa: "Interface of iron metal/aluminum nitride multilayered composite film" Appl.Phy.Lett.68. 2756-2758 (1996)

S.Kikkawa：“铁金属/氮化铝多层复合膜的界面”Appl.Phy.Lett.68。

吉川 真一: "イオン注入法による窒化鉄の生成" 粉体および粉末冶金. 43. 95-100 (1996)

Shinichi Yoshikawa：“离子注入法生产氮化铁”粉末与粉末冶金学43. 95-100 (1996)。

藤木 充司: "高周波スパッタ法によるFe/AlN積層薄膜の作製と磁性" 粉体および粉末冶金. 43. 1420-1425 (1996)

Mitsushi Fujiki：“高频溅射法制备 Fe/AlN 层压薄膜及其磁性”粉末与粉末冶金学。 43. 1420-1425 (1996)

S.Kikkawa: "Layered nano composites-Interface characterization of Fe/AlN multilayered film-" Mater.Trans.,JIM. 37. 420-425 (1996)

S.Kikkawa：“层状纳米复合材料 - Fe/AlN 多层膜的界面表征 -”Mater.Trans.，JIM。