Exhibiting high coercivity of Sm-Fe system compounds by recovery of local magnetic anisotropy

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これまでの研究からSmの局所磁気異方性がSmFe12系合金の保磁力に与える影響を明らかにするための第一段階として実施されたUHV成膜実験において，ThMn12構造のc軸垂直配向したSmFe12合金薄膜の形成条件を確立した．この薄膜は、高分解能TEM観察によって、Mo下地上に山脈状組織を有するα-Feが形成し，さらにこの上に幅30 nm - 50 nmで100 nm程度の高さのSmFe12柱状組織の生成を確認した。さらにMgO(001)[100]//Mo(001)[110]//Fe(001)[110]//SmFe12(001)[100]エピタキシャル方位関係をもつことが明らかとなった。その磁気特性は，as-grown状態で垂直磁気異方性と保磁力を発現しており，この保磁力機構について薄膜の形状磁気異方性と結晶磁気異方性の競合状態を取り入れた拡張型Kondorskyモデルによって解析できることを確認した．これらの結果に基づいてR4年度は，柱状構造のSmFe12ナノ磁石粒子を物理的・磁気的に孤立化させると共に、SmFe12ナノ磁石粒子側面の表面修飾を目的としてArイオンエッチングと赤外レーザーを組み合わせた非熱平衡粒界拡散プロセス(NTE-GBDP)法を導入することでNd 非磁性元素を粒界拡散させたSm-Fe薄膜の結晶構造と磁気特性を評価した。この結果、NTE-GBDP法を適用した試料はc軸垂直配向状態を保ったまま、処理前の保磁力に比べて約1.5倍増大することが明らかとなった。さらに、ハード相としてSm(FeCo)12ナノ磁石粒子へソフト相としてα-Fe相を接合したナノコンポジット構造をもつナノ磁石粒子の磁化反転過程をマイクロマグネティックスシミュレーションによって考察し、単相よりも高い最大エネルギー積(BH)maxを持つナノコンポジット粒子のナノ構造を提案した．