単原子層制御による磁気冷凍薄膜の動力学的特性評価

前年度までに作製したバルク試料の磁気特性評価をもとに、Ni-Mn-Sn合金におけるMn-Sn組成を変化させた薄膜試料を作製した。作製した合金薄膜のMn 組成は1.2から1.6程度に固定して成膜に取組んだ。薄膜試料作製にはNiターゲット、Mnターゲット、Snターゲットの3ターゲットを用いて、同時スパッタにて成膜を行った。成膜と組成分析を繰り返し行い、狙い通りの組成を安定して得られる成膜条件を見出することに成功した。また、成膜時の基板には熱酸化被膜付きシリコンおよびMgO(100)基板を用い、薄膜試料の結晶構造や静的な磁気特性を評価するとともに熱処理効果および酸化保護膜の影響を検討した。作製した薄膜試料は、成膜時に用いた基板の種類によらず、熱処理温度の上昇と共に規則化が促進された。特に、500度以上の熱処理を施すことによりエピタキシャル成長することを見出した。また、熱酸化被膜付きシリコンおよびMgO(100)基板を用いた薄膜試料において、マルテンサイト変態の出現が確認された。このとき、MgO(100)基板に成膜した薄膜試料の熱磁気曲線において、マルテンサイト変態に起因する明瞭な転移履歴が出現することを確認した。さらに、熱処理温度が500度以上の薄膜試料において、磁気熱量効果の1つである等温磁気エントロピー変化(ΔSm)が得られた。組成や熱処理条件を変化させて作製した試料におけるΔSmは、MgO(100)基板を用いて成膜した後に500度の熱処理を施したNi2Mn1.4Sn0.6薄膜試料において最も大きな値を示すことを見出した。また、成膜条件によらず、熱処理温度上昇とともにΔSmの最大値は低減した。本研究では薄膜合金試料の酸化保護膜として金(Au)を用いたが、酸化保護膜の有無によらず、磁気特性に大きな変化は現れなかった。

前年度までに作製したバルク試料の磁気特性評価をもとに、Ni-Mn-Sn合金におけるMn-Sn組成を変化させた薄膜試料を作製した。作製した合金薄膜のMn 組成は1.2から1.6程度に固定して成膜に取組んだ。薄膜試料作製にはNiターゲット、Mnターゲット、Snターゲットの3ターゲットを用いて、同時スパッタにて成膜を行った。成膜と組成分析を繰り返し行い、狙い通りの組成を安定して得られる成膜条件を見出することに成功した。また、成膜時の基板には熱酸化被膜付きシリコンおよびMgO(100)基板を用い、薄膜試料の結晶構造や静的な磁気特性を評価するとともに熱処理効果および酸化保護膜の影響を検討した。作製した薄膜試料は、成膜時に用いた基板の種類によらず、熱処理温度の上昇と共に規則化が促進された。特に、500度以上の熱処理を施すことによりエピタキシャル成長することを見出した。また、熱酸化被膜付きシリコンおよびMgO(100)基板を用いた薄膜試料において、マルテンサイト変態の出現が確認された。このとき、MgO(100)基板に成膜した薄膜試料の熱磁気曲線において、マルテンサイト変態に起因する明瞭な転移履歴が出現することを確認した。さらに、熱処理温度が500度以上の薄膜試料において、磁気熱量効果の1つである等温磁気エントロピー変化(ΔSm)が得られた。組成や熱処理条件を変化させて作製した試料におけるΔSmは、MgO(100)基板を用いて成膜した後に500度の熱処理を施したNi2Mn1.4Sn0.6薄膜試料において最も大きな値を示すことを見出した。また、成膜条件によらず、熱処理温度上昇とともにΔSmの最大値は低減した。本研究では薄膜合金試料の酸化保護膜として金(Au)を用いたが、酸化保護膜の有無によらず、磁気特性に大きな変化は現れなかった。