高性能希土類薄膜磁石の開発とマイクロアクチュエータへの応用

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平成17年度に達成した実績および得られた成果は以下の通りである。1 Nd-Fe-B系厚膜磁石の研究新たに開発された、高速成膜(〜8μm/h)と基板表面への立体的成膜を特徴とする三次元スパッタリング装置を使用し、成膜と熱処理条件が結晶構造と磁気特性に及ぼす影響を調べた。Nd-Fe-B系磁石のc軸配向性は、成膜中のRFおよびDC出力とArガス圧に強く依存し、低出力と低圧力が配向性の向上に効果あること、およびArガス圧は成膜されるNd-Fe-B膜の組成に影響し、それに伴って保磁力が大きく変化することを明らかにした。Arガス圧力2Pa、RF出力120W、DC出力150Wの最適条件下で成膜した場合、熱処理を必要とすることなくHcj=〜371kA/m、Br=〜1.06T、(BH)max=〜160kJ/m^3の高特性を有する、厚さ6μmの異方性Nd-Fe-B厚膜磁石を得ることができた。2 Nd-Fe-B系厚膜磁石ロータの作製上記磁石のモータへの応用を目的として、直径0.2mmのSUS製シャフト上に、厚さ70μmのラジアル配向したNd-Fe-B系厚膜磁石を成膜して作製した。Hcj=〜933kA/m、Br=〜0.8Tを超える磁気特性を示し、且つ平滑表面をもつことがわかった。このシャフト一体型磁石はマイクロマシン等への応用が可能であり、今後マイクロモータへの実装の可能性が期待できる。3 [NdFeBx/Tby]n系多層膜の研究Nd-Fe-B膜とTaあるいはNbを積層することにより、Nd-Fe-B系薄膜の磁気特性を向上させる報告例がなされている。本研究では大きな磁気異方性を発現する作用のあるTbを導入してその結晶構造と磁気特性を評価した。その結果、成膜後の熱処理によって、Tb金属成分はNd-Fe-B膜へ拡散し、Nd_2Fe_<14>B結晶の配向性を低下させることなく保磁力が著しく増大することが明らかになった。この結果は、多層膜の設計と結晶組織・磁気特性に対する更なる最適化および改善により、高保磁力磁性膜の実現に大きく発展するものと期待される。