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Pioneering development of electromagnetic functions in high entropy alloys

高熵合金电磁功能的开创性发展

基本信息

批准号：
21K18180
负责人：
高梨弘毅
金额：
$ 16.64万
依托单位：
Japan Atomic Energy Agency (2022)Tohoku University (2021)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-07-09 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

2022年度は、昨年度に引き続きキュリー温度が室温よりも高いことが期待される強磁性FeNiCoCuPd合金材料に着目し、バルク材料と薄膜材料の研究を実施した。バルク材料の研究では前年度に作製した試料を用いて、SEM観察による微細組織観察を行った。多結晶FeNiCoCuPd合金（等モル組成）では、fcc相が主相であったが、比較的FeNiCoリッチなfcc相とCuPdリッチなfcc相がマイクロメートルスケールで観測され、さらにXRD測定からも２相の存在が示唆された。薄膜材料作製の研究では、本年度からスパッタリング法による均一なFeNiCoCuPd薄膜の作製方法の確立を目的とした検討を開始した。超高真空スパッタリング法を用いて、FeCo（等モル組成）, Ni, Cu, Pdターゲットを用いた４元同時スパッタリングにより作製を試みた。その結果、バルク材料と比較して顕著な相分離のないFeNiCoCuPd合金薄膜の作製条件を見出し、室温で明瞭なヒステリシスを観測した。さらに、薄膜中のFeNiCo量を一定にし、CuPd比を0-40%の比率で可変した試料(Fe20Ni20Co20Cu40-xPdx)においても顕著な相分離のない薄膜が形成可能であることを明らかにした。また、これらの試料において、磁気特性、電気抵抗率、異方性磁気抵抗効果、異常ホール効果の評価を組成比の観点から行い、CuとPdの比率に対し、系統的な変化が生じることを確認した。薄膜材料における強磁性ハイエントロピー合金は、これまでに良質な試料が得られていなかったことから、磁気伝導現象を詳細に検討することが困難であった。しかし、本年度実施の研究により薄膜作製方法が確立されたことにより、磁性ハイエントロピー合金の磁気伝導現象の研究の系統的な推進が可能になったといえる。

In 2022, the research on FeNiCuPd alloy materials and thin film materials was carried out. In the past years, the research of materials has been carried out in the field of sample preparation, SEM observation and micro-structure observation. FeNiCoPd alloy (equi-crystalline composition) is characterized by the presence of two phases, i.e., the main phase and the fcc phase, as measured by XRD. This year's study on the preparation of thin film materials began with the establishment of a uniform preparation method for FeNiCoPd thin films. Ultra-high vacuum separation method with FeCo, Ni, Cu, Pd and 4 elements simultaneously with FeCo The preparation conditions of FeNiCoCuPd alloy thin films were investigated at room temperature. In addition, the FeNiCo content in the thin film can be changed from 0-40% to 0-40% in the CuPd ratio. For the sample (Fe20Ni20Co20Cu40-xPdx), the phase separation and the formation of thin films can be achieved. For example, the sample temperature, magnetic properties, electrical resistivity, anisotropic magnetic resistance effect, evaluation of abnormal magnetic properties, composition ratio, Cu and Pd ratio, and system variation are confirmed. It is difficult to study the ferromagnetic and magnetic conduction phenomena of thin film materials in detail. This year's research has established the possibility of systematic advancement in the study of magnetic conduction phenomena in magnetic alloys.