磁性機能材料の強磁場中平衡状態の解明

本課題は、磁場中材料開発の効率化のため、磁性材料MnBiをモデル物質とし磁場中平衡状態を明らかにすることを目的としている。本年度は、磁場中状態図を利用した材料開発について検討を行った。これまで、Bi-Mn状態図について、磁場中示差熱分析による実験や、磁場中ギブスエネルギーを考慮し状態図の計算を行った。そして、Bi-Mn状態図におけるそれぞれの分解温度は、磁場に対して異なる振る舞いをすることを示した。そのことから、Bi-Mn系は、磁場によって状態図全体が変化することがわかった。Bi-Mn磁場中状態図から次のことを提案できる。1)Mn+液相からMnBiの合成MnBiからMn_<1.08>Bi+液相となる分解温度T_tは磁場によって大きく上昇し、45Tでは、Mn_<1.08>BiからMn+液相への包晶反応温度T_mにほぼ到達するほど大きな磁場効果が観測された。そこで、45T以上での磁場中状態図を計算した結果、49TではMnBiからMnと液相へ分解し、Mn_<1.08>Bi+液相の領域は消失することが予測された。MnBiは合成の熱処理温度が低いことや、Mnと液相から、Mn_<1.08>Bi相を経てMnBi相を合成するため、試料中に未反応のBiやMnを含んでしまう。49T中で熱処理を行うことで、試料中に含まれるBiやMnの量を低減できることや、合成の熱処理温度を上昇できることが示された。2)液相からMnBiの合成T_tが磁場によって大きく上昇するため、Bi-rich組成において、液相からMnBiとなる最大のMn組成が上昇する。液相中でMnBiをMn_<1.08>Biを経ずに磁場中成長させる場合、より多くのMnBi試料を合成することができる。以上のように、Bi-Mn磁場中状態図から、MnBiの試料合成の指針を得ることが出来た。また、これまでに得られた実験結果について、欧文誌への投稿を行った。

本課題は、磁場中材料開発の効率化のため、磁性材料MnBiをモデル物質とし磁場中平衡状態を明らかにすることを目的としている。本年度は、磁場中状態図を利用した材料開発について検討を行った。これまで、Bi-Mn状態図について、磁場中示差熱分析による実験や、磁場中ギブスエネルギーを考慮し状態図の計算を行った。そして、Bi-Mn状態図におけるそれぞれの分解温度は、磁場に対して異なる振る舞いをすることを示した。そのことから、Bi-Mn系は、磁場によって状態図全体が変化することがわかった。Bi-Mn磁場中状態図から次のことを提案できる。1)Mn+液相からMnBiの合成MnBiからMn_<1.08>Bi+液相となる分解温度T_tは磁場によって大きく上昇し、45Tでは、Mn_<1.08>BiからMn+液相への包晶反応温度T_mにほぼ到達するほど大きな磁場効果が観測された。そこで、45T以上での磁場中状態図を計算した結果、49TではMnBiからMnと液相へ分解し、Mn_<1.08>Bi+液相の領域は消失することが予測された。MnBiは合成の熱処理温度が低いことや、Mnと液相から、Mn_<1.08>Bi相を経てMnBi相を合成するため、試料中に未反応のBiやMnを含んでしまう。49T中で熱処理を行うことで、試料中に含まれるBiやMnの量を低減できることや、合成の熱処理温度を上昇できることが示された。2)液相からMnBiの合成T_tが磁場によって大きく上昇するため、Bi-rich組成において、液相からMnBiとなる最大のMn組成が上昇する。液相中でMnBiをMn_<1.08>Biを経ずに磁場中成長させる場合、より多くのMnBi試料を合成することができる。以上のように、Bi-Mn磁場中状態図から、MnBiの試料合成の指針を得ることが出来た。また、これまでに得られた実験結果について、欧文誌への投稿を行った。