Revealing the coercivity enhancement mechanism in Nd-Fe-B magnets by differential phase contrast STEM

通过微分相衬 STEM 揭示 Nd-Fe-B 磁体矫顽力增强机制

基本信息

批准号：
22KJ0691
负责人：
村上善樹
金额：
$ 1.41万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

電気モーター等に利用される永久磁石の保磁力は，微細組織制御により向上できることが経験的に知られる．しかし多結晶体である永久磁石には様々な微細組織が存在する一方，磁気構造と微細組織の観察を同一局所領域で行う手法が存在せず，各微細組織がどのように保磁力の向上に寄与しているかの詳細はよく理解されていない．この局所複合観察には高い実空間分解能を有する走査透過型電子顕微鏡の磁場観察手法である微分位相コントラスト(DPC STEM)法は構造由来の信号の重畳が避けられず多結晶体への応用は困難であった．そこで本研究では，構造由来の信号の重畳を低減し多結晶体への応用が可能な傾斜平均化DPC法(tDPC法)の開発を前年度に引き続き行い，その適用例として磁性体中のナノスケールの磁気構造である磁壁の観察及びその幅の計測を行った．観察は代表的な永久磁石であるNd-Fe-B系磁石およびフェライト系磁石の多結晶試料を用いて行い，まずtDPC法によって磁壁の高分解能観察を行った．得られた像に対して解析解の関数フィッティングにより磁壁の幅の計測を行った．得られた結果はバルクでの計測および先行研究と矛盾しないものであり，また局所の組成変化などによって磁壁幅が変化することを直接的に計測することに成功した．さらに，実験での条件と合わせたマイクロマグネティクス理論に基づくシミュレーションも行い．実験で得られた像の解釈に用いた．本研究結果は学会での報告の他，査読付き論文として投稿中である．

根据经验可知，用于电动机等的永磁体的矫顽力可以通过控制微观结构来提高。然而，虽然多晶永磁体具有各种微观结构，但没有方法观察同一局部区域的磁结构和微观结构，并且不清楚每种微观结构如何提高矫顽力，其贡献的细节也不清楚。对于这种局部复合观察，微分相衬（DPC STEM）方法是一种使用具有高真实空间分辨率的扫描透射电子显微镜的磁场观察方法，但由于不可避免地涉及信号叠加，因此难以应用于多晶材料是从结构中衍生出来的。因此，在这项研究中，我们从前一年的基础上继续开发了一种梯度平均DPC方法（tDPC方法），该方法可以减少结构衍生信号的叠加，并且可以应用于多晶材料的磁畴壁观察。标尺的磁性结构，并测量其宽度。使用典型永磁体 Nd-Fe-B 磁体和铁氧体磁体的多晶样品进行观察，并使用 tDPC 方法首次对磁畴壁进行高分辨率观察。通过将解析解拟合到获得的图像来测量畴壁的宽度。获得的结果与体积测量和先前的研究一致，并且我们还成功地直接测量了由于局部成分变化而导致的磁畴壁宽度的变化。此外，我们基于微磁理论并结合实验条件进行了模拟。它用于解释实验中获得的图像。除了在学术会议上进行报告外，这项研究的结果目前还以同行评审论文的形式提交。