ハーフメタル型電子構造を有するCo基ホイスラー合金の相安定性及び磁気特性の調査

半金属型电子结构钴基霍斯勒合金的相稳定性及磁性能研究

基本信息

批准号：
11J05578
负责人：
大久保亮成
金额：
$ 0.45万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2011
资助国家：
日本
起止时间：
2011 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

Co_2MnSiを始めとしたCo基ホイスラー合金は、比較的高いキュリー温度を持つと共に、第一原理計算により多くの合金系でハーフメタル磁性体となりうることが予測されていることから磁気抵抗素子の構成相として利用されつつある。しかし合金系によっては必ずしも理論通りの特性が得られるとは限らず、その原因として熱処理中の相分離や規則度の低下が報告されている。本年度は、より優れた特性を有するハーフメタル磁性体の開発を推進するため、Co基ホイスラー合金のB2/L2_1規則-不規則変態(T_t^<L21/B2>)を中心とした相安定性と磁気特性及びT_t^<L21/B2>が及ぼす合金薄膜の相安定性について調査することを目的とした。Co_2CrSi合金のT_t^<L21/B2>は直接測定できないため、Co_2Cr(Ga_<1-x>Si_x)合金を作製して得られたT_t^<L21/B2>の組成依存性から直線外挿することでCo_2CrSi合金の仮想的なT_t^<L21/B2>を得ることが出来た。同様な方法で、Co_2Fe(Ga_<1-x>Si_x)およびCo_2Fe(Al_<1-y>Si_y)合金についても調査を行いT_t^<L21/B2>を得た。これらの結果と先行結果による3元系Co_2YZ合金(Y=Ti,V,Cr,Mn,Fe,Z=Al,Ga,Si,Ge,Sn)合金のT_t^<L21/B2>の結果と併せると、Co_2YAI系のT_t^<L21/B2>はCo_2YGa系合金のT_t^<L21/B2>と比較して全体的に約200K低いだけで、Y元素の種類によるT_t^<L21/B2>の大小関係の傾向が類似していることが明らかになった。またCo_2rSi系合金においてもY=Si,Mn,Feの場合おいて同様な傾向が得られていることからBWG近似が成立するような状況においてはほとんどのY-Zの組み合わせにおいてT_t^<L21/B2>を予測することが可能となった。またCo_2(Ti_<1-x>Fe_x)Ga合金薄膜を作製し時効処理と規則度との関連性について調査した。Co_2(Ti,Fe)Ga合金薄膜において同じ熱処理温度で比較した場合、Tiの濃度が高いほど短い熱処理時間でL21相に規則化することが明らかになった。バルク試料を用いた結果によれば外挿法を用いて決定したT_t^<L21/B2>はTi濃度の増加に伴い高い傾向を示すことが報告されており、合金薄膜試料におけるL2_1相の安定化に対応した結果であるといえる。その結果、薄膜材料の規則度は、バルク試料から見積もられたT_t^<L21/B2>と強い相関を持つことが明らかになった。以上より、本研究でバルク試料に対し外挿法により評価した仮想的なT_t^<L21/B2>は、規則度の高い合金薄膜を得るのに非常に有益な情報であると結論できる。

Co_2MnSi等钴基霍斯勒合金具有较高的居里温度，根据第一性原理计算预测在许多合金体系中属于半金属磁性材料，因此它们被用作磁阻元件的组成相。一个。然而，根据合金体系的不同，并不总是能够获得理论上的性能，据报道，热处理过程中的相分离和规则性程度的降低是其原因。今年，为了推动性能更好的半金属磁性材料的发展，我们将研究Co基Heusler合金的相稳定性，重点研究B2/L2_1有序-不规则转变（T_t^<L21/B2>本研究的目的是研究合金薄膜的磁性能和相稳定性受T_t^<L21/B2>的影响。由于Co_2CrSi合金的T_t^<L21/B2>不能直接测量，因此它是从通过制造Co_2Cr(Ga_<1-x>Si_x)合金获得的T_t^<L21/B2>的成分依赖性线性外推得到的。，我们能够得到Co_2CrSi合金的虚拟T_t^<L21/B2>。采用同样的方法，我们还研究了Co_2Fe(Ga_<1-x>Si_x)和Co_2Fe(Al_<1-y>Si_y)合金，得到了T_t^<L21/B2>。将这些结果与基于先前结果的三元Co_2YZ合金(Y=Ti,V,Cr,Mn,Fe,Z=Al,Ga,Si,Ge,Sn)合金的T_t^<L21/B2>结果结合起来。 Co_2YAI型T_t^< L21/B2>总体上仅比Co_2YGa基合金的T_t^<L21/B2>低约200K，但是T_t^<L21/B2>取决于Y元素类型的大小关系的趋势是类似的。很明显，确实有。此外，当Y=Si、Mn、Fe时，Co_2rSi合金也得到了类似的趋势，因此在BWG近似成立的情况下，对于大多数Y-Z组合，T_t^<L21/B2>变得可以预测。我们还制备了Co_2(Ti_<1-x>Fe_x)Ga合金薄膜并研究了时效处理与有序度的关系。对比相同热处理温度下的Co_2(Ti,Fe)Ga合金薄膜发现,Ti浓度越高,热处理时间越短,L21相有序。根据大块样品的结果，据报道，使用外推法确定的T_t^<L21/B2>显示出随着Ti浓度增加而增加的趋势，表明合金薄膜样品中L2_1相的稳定性。这可以说是顺应当前趋势的结果。结果表明，薄膜材料的规律性与从大块样品估计的T_t^<L21/B2>有很强的相关性。综上所述，可以得出结论，本研究中通过外推法评估的大块样品的假设 T_t^<L21/B2> 对于获得高度有序的合金薄膜来说是非常有用的信息。