Pioneering development of electromagnetic functions in high entropy alloys

高熵合金电磁功能的开创性发展

基本信息

批准号：
21K18180
负责人：
高梨弘毅
金额：
$ 16.64万
依托单位：
Japan Atomic Energy Agency (2022)Tohoku University (2021)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-07-09 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

2022年度は、昨年度に引き続きキュリー温度が室温よりも高いことが期待される強磁性FeNiCoCuPd合金材料に着目し、バルク材料と薄膜材料の研究を実施した。バルク材料の研究では前年度に作製した試料を用いて、SEM観察による微細組織観察を行った。多結晶FeNiCoCuPd合金（等モル組成）では、fcc相が主相であったが、比較的FeNiCoリッチなfcc相とCuPdリッチなfcc相がマイクロメートルスケールで観測され、さらにXRD測定からも２相の存在が示唆された。薄膜材料作製の研究では、本年度からスパッタリング法による均一なFeNiCoCuPd薄膜の作製方法の確立を目的とした検討を開始した。超高真空スパッタリング法を用いて、FeCo（等モル組成）, Ni, Cu, Pdターゲットを用いた４元同時スパッタリングにより作製を試みた。その結果、バルク材料と比較して顕著な相分離のないFeNiCoCuPd合金薄膜の作製条件を見出し、室温で明瞭なヒステリシスを観測した。さらに、薄膜中のFeNiCo量を一定にし、CuPd比を0-40%の比率で可変した試料(Fe20Ni20Co20Cu40-xPdx)においても顕著な相分離のない薄膜が形成可能であることを明らかにした。また、これらの試料において、磁気特性、電気抵抗率、異方性磁気抵抗効果、異常ホール効果の評価を組成比の観点から行い、CuとPdの比率に対し、系統的な変化が生じることを確認した。薄膜材料における強磁性ハイエントロピー合金は、これまでに良質な試料が得られていなかったことから、磁気伝導現象を詳細に検討することが困難であった。しかし、本年度実施の研究により薄膜作製方法が確立されたことにより、磁性ハイエントロピー合金の磁気伝導現象の研究の系統的な推進が可能になったといえる。

2022财年，继去年之后，我们重点关注居里温度预计高于室温的铁磁FeNiCoCuPd合金材料，并对块体材料和薄膜材料进行了研究。在大块材料的研究中，使用前一年制备的样品使用SEM观察微观结构。在多晶FeNiCoCuPd合金（等摩尔组成）中，fcc相是主要相，但在微米尺度上观察到相对富含FeNiCo的fcc相和富含CuPd的fcc相，并且XRD测量也表明存在两相被建议存在。在薄膜材料生产方面的研究，我们从今年开始，目标是建立一种利用溅射生产均匀的FeNiCoCuPd薄膜的方法。尝试使用超高真空溅射方法进行制造，该方法使用 FeCo（等摩尔组成）、Ni、Cu 和 Pd 靶材进行四组分同时溅射。结果，我们找到了制造 FeNiCoCuPd 合金薄膜的条件，与块状材料相比，没有明显的相分离，并在室温下观察到明显的滞后现象。另外可知，即使在薄膜中的FeNiCo量一定、CuPd比例在0～40％的范围内变化的样品(Fe20Ni20Co20Cu40-xPdx)中，也能够形成没有显着相分离的薄膜。此外，我们从成分比的角度评估了这些样品的磁性能、电阻率、各向异性磁阻效应和反常霍尔效应，发现Cu和Pd的比例发生了系统性的变化。由于迄今为止尚未获得薄膜材料中铁磁高熵合金的高质量样品，因此很难详细研究磁传导现象。然而，今年的研究结果是建立了薄膜制造方法，可以说系统地推进磁性高熵合金中的磁传导现象的研究成为可能。