Ll_0型FePt、FePdナノ粒子構造・磁気物性の透過電子顕微鏡による定量解析

透射电子显微镜定量分析Ll_0型FePt和FePd纳米粒子的结构和磁性能

基本信息

批准号：
17760531
负责人：
佐藤和久
金额：
$ 2.3万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

L1_0型規則構造を有するFePdナノ粒子の粒子サイズと極微構造・規則構造との相関を明らかにする目的で高分解能電子顕微鏡観察を行った。その結果、粒径約7-8nmのナノ粒子においても粒子全面に渡り規則構造の(110)格子縞が観察された。このとき、(110)面の周期が粒子端から粒子端まで連続的に続いており、微細なナノ粒子においても、その粒子周縁部近傍は必ずしも不規則構造とは限らないことが判明した。また、より粒径の小さいFePdナノ粒子の極微構造を観察した結果、粒径約4-5nm程度以下において、高温相であるFCC構造を有する不規則相が現れてくることが判明した。すなわち、FePdナノ粒子における規則化の限界粒径は約4nmである。ナノビーム電子回折図形の強度解析とマルチスライス法による強度計算の結果、粒径8nm以下において、規則度が減少することが明らかとなった。FePtナノ粒子の場合には、粒径2nmにおいてもL1_0型規則構造が保持されている様子が高分解能観察の結果明らかとなっており、FePdナノ粒子での結果とは対照的である。試料加熱ステージを用いた高温その場電顕観察の結果、平均粒径13nmのFePdナノ粒子の規則不規則相変態温度は約710℃であり、バルク合金と比較して変態温度が約80K低下していることが判明した。このとき、変態温度の粒径依存性ならびに変態温度以上での短範囲規則構造の存在が明らかとなった。一方、FePtナノ粒子について、電子顕微鏡内その場加熱観察を行ったところ、熱処理温度420℃の場合において磁場中熱処理の効果が現れ、この温度以上では磁場印加の有無による構造形態の相違が見られなかった。すなわち、粒径10nmサイズのFePtナノ粒子における磁気変態温度は約420℃付近と考えられ、バルク合金での磁気変態温度報告値と比較して約30K程度低い値であることが判明した。

采用高分辨率电子显微镜阐明了具有L1_0型有序结构的FePd纳米粒子的粒径与超细结构/有序结构之间的相关性。结果，在粒径约为7-8 nm的纳米粒子的整个表面上观察到规则结构的(110)晶格条纹。此时，发现(110)面的周期性从颗粒边缘到颗粒边缘连续地连续，并且即使在微小纳米颗粒中，颗粒外围附近也不一定具有不规则结构。此外，对较小粒径的FePd纳米粒子的微观结构进行观察的结果发现，当粒径为约4-5nm以下时，出现具有FCC结构的无序相，其为高温相。也就是说，FePd纳米颗粒有序的临界粒径约为4 nm。纳米束电子衍射图案的强度分析和使用多层切片法的强度计算的结果表明，当粒径为8nm以下时，规则性程度降低。对于 FePt 纳米颗粒，高分辨率观察表明，即使粒径为 2 nm，也能保持 L1_0 型有序结构，这与 FePd 纳米颗粒的结果相反。使用样品加热台进行高温原位电子显微镜观察，平均粒径为13 nm的FePd纳米粒子的有序无序相变温度约为710°C，比传统的FePd纳米粒子低约80 K。事实证明，大块合金的情况是这样的。此时，阐明了转变温度对粒径的依赖性以及高于转变温度的短程有序结构的存在。另一方面，当我们在电子显微镜下对FePt纳米颗粒进行原位加热观察时，我们发现当热处理温度为420℃时，磁场中热处理的效果很明显，而高于该温度，根据是否施加磁场观察到结构形态的差异。换句话说，晶粒尺寸为 10 nm 的 FePt 纳米颗粒的磁转变温度被认为约为 420°C，这比报道的块状合金的磁转变温度值低约 30K。