Pioneering development of electromagnetic functions in high entropy alloys

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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。