JP2021523576A - 希土類金属フリー硬質磁石 - Google Patents
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Abstract
【選択図】図2(b)
Description
− その温度を超えると強磁性体またはフェリ磁性体の協同磁気作用が消滅する、キュリー温度(TC)、
− エネルギー密度(BH)maxにとって決定的である飽和磁化(Ms)、および
− 永久磁石の潜在的保磁力の上限を表す異方性磁界Baによって通常表される、一軸結晶磁気異方性、
が特に重要である。
[式中、
XおよびX’は、高い全スピンを有する、すなわち不対電子を有する3d遷移金属を表し、例えば、Mn、Fe、Co、Niであり;
Yは、高いスピン軌道結合(SOC)によって特徴付けられる、5、8、9、または10族の4dまたは5d遷移金属、例えば、Ru、Rh、Pd、Pt、Ir、Ag、Au、NbまたはTaであり;
Zは、13、14または15族の典型元素、例えば、Al、Ga、In、Ge、Sn、As、SbまたはBiであり、これらの元素のうちのより高周期の同族元素(higher homolog)(In、Sn、SbまたはBi)は、高いスピン軌道結合(SOC)によっても特徴付けられ;
aおよびdは、0.1〜2.0の間の数を表し;
bおよびcは、0.0〜2.0の間の数を表し;
a+b+c+dは、3.0〜4.0の間であるものとする]
の六方または三方対称性を有する希土類金属フリーの三元金属間化合物によって解決される。
金属間化合物は、一般に、
a)2つまたはそれ以上の真の金属(true metal)(T1およびT2)の間
b)1つまたはそれ以上の真の金属と、B亜族の1つまたはそれ以上の真の金属との間
c)B亜族の2つまたはそれ以上の金属の間
の化合物である。
XおよびX’は、高い全スピンを有する、すなわち不対電子を有する3d遷移金属を表し、好ましくはMn、Fe、CoまたはNiであり;
Yは、その金属が高いスピン軌道カップリング(SOC)によって特徴付けられる、5、8、9、または10族の4dまたは5d遷移金属、好ましくはRu、Rh、Pd、Pt、Ir、Ag、Au、NbまたはTaであり;
Zは、13、14または15族の典型元素、好ましくはAl、Ga、In、Ge、Sn、As、SbまたはBiであり、これらの元素のうちのより高周期の同族元素(In、Sn、SbまたはBi)は、高いスピン軌道カップリング(SOC)によっても特徴付けられ;
aおよびdは、0.1〜2.0の間の数を表し;
bおよびcは、0.0〜2.0の間の数を表し;
たたし、a+b+c+dは3.0〜4.0の間であるものとする。
本発明の化合物の製造のために、スパッタリング技術を使用する。これは、化合物の薄層(薄膜)の製造を可能にする。この目的のために、元素金属および/または2つの金属の合金を、スパッタリングでのターゲットとして使用する。真空レシーバーのベース圧力は、好ましくは10−6mbar以下、より好ましくは10−7mbar以下、最も好ましくは10−8mbar以下であり、堆積は、0.1×10−3mbar〜10×10−3mbar、より好ましくは1×10−3mbar〜5×10−3mbar、最も好ましくは3×10−3mbarで、100℃〜500℃、より好ましくは150℃〜450℃、最も好ましくは200℃〜400℃の好ましい温度範囲内で、好ましくは行なわれる。薄層の成長速度は、約0.03〜0.04nm/sである。堆積の後に、レシピエント(recipient)内の基材上の薄層を、好ましくは5〜25分、より好ましくは10〜20分、最も好ましくは約15分間好ましくは真空アニールし、次に室温にゆっくり冷却する。次に好ましくは2〜3nmのアルミニウムの保護層を堆積させて、薄い金属層を酸化から保護するために、薄い金属層にプレコートする。
磁石として使用するために、本発明の化合物を、例えば、原材料として焼結する、または適切なバインダー材料で結合することができる。焼結磁石は通常は強く、かつ異方性であるが、形状は限定される。それらは、原料の加圧成形、続く加熱プロセスによって作られる。結合磁石は、焼結したものほど強くないが、それほど高価でなく、ほぼ任意の大きさおよび形状に作ることができる。結合磁石に関しては、原材料(本発明による化合物)を、5〜90重量%、好ましくは10〜60重量%、より好ましくは20〜40重量%のバインダーと混合し、圧縮し、高温で(使用するバインダーおよび磁性化合物の温度安定性に応じて、例えば、50〜350℃、好ましくは80〜280℃、より好ましくは100〜200℃で)硬化する。それらは等方性である、すなわち、それらは任意の方向に磁化することができる。成型プロセスは、例えば、射出成形または圧縮結合プロセスであり得る。典型的なバインダータイプは、ナイロン、ポリアミド、ポリフェニレンスルフィド(PPS)およびニトリルブタジエンゴム(NBR)である。
結晶構造および膜の厚さは、CuKα供給源を使用するX線回折(XRD)測定(Philips PANanalytical X’pert Pro)によって試験した。膜の組成を決定するために、エネルギー分散型X線分光法(EDX)測定をQUANTA 200 FEG Iで実施した。StrataGEMソフトウェアパッケージを使用して、膜厚さを得た。Quantum Design超伝導量子干渉デバイス振動試料型磁力計(MPMS−3)を使用して、薄膜の磁気特性を研究した。
Mn1.5PtGaおよびMn1.08Fe0.58Pt1.19Ga
Mn1.5PtGaおよびMn1.08Fe0.58Pt1.19Gaの薄層を、基材としてのサファイア表面(0001)でのエピタキシャル成長によって製造した。サファイア(Al2O3)が三方晶系の結晶系において、すなわち六方晶系メトリック(hexagonal metric)とともに結晶化するので、サファイア表面の構造は、Mn1.5PtGaおよびMn1.08Fe0.58Pt1.19Ga層のエピタキシャル成長を支持する。
Claims (14)
- 硬質磁石であって、一般組成XaX’bYcZd
[式中、
XおよびX’は互いから独立して、不対電子を有する3d遷移金属を表し;
Yは、5、8、9、または10族の4dまたは5d遷移金属であり
Zは、13、14または15族の典型元素であり;
aおよびdは互いから独立して、0.1〜2.0の間の数を表し;
bは、0.0〜2.0の間の数を表し;
cは1であり;
ただし、a+b+c+dは3.0〜4.0の間であるものとする]
を有する金属間化合物を含む、前記硬質磁石。 - XおよびX’は、Mn、Fe、CoまたはNiから独立して選択される、請求項1に記載の硬質磁石。
- Yは、Ru、Rh、Pd、Pt、Ir、Ag、Au、NbまたはTaである、請求項1または2に記載の硬質磁石。
- Zは、Al、Ga、In、Ge、Sn、As、SbまたはBiである、請求項1〜3のいずれか1項に記載の硬質磁石。
- aは1または2である、より好ましくは
bが1である場合aは1であり、
bが0である場合aは2である、
請求項1〜4のいずれか1項に記載の硬質磁石。 - dは1である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の硬質磁石。
- bは0である、または
aが1である場合bは1である、
請求項1〜6のいずれか1項に記載の硬質磁石。 - a、b、cおよびdの合計は3.0または4.0である、請求項1〜7のいずれか1項に記載の硬質磁石。
- 金属間化合物は六方晶または三方晶対称性を有する、請求項1〜8のいずれか1項に記載の硬質磁石。
- 金属間化合物は結晶磁気異方性を有する、請求項1〜9のいずれか1項に記載の硬質磁石。
- 0.05T以上の飽和保磁力Bcを有する、請求項1〜10のいずれか1項に記載の硬質磁石。
- 焼結されている、請求項1〜11のいずれか1項に記載の硬質磁石。
- バインダーをさらに含む、請求項1〜11のいずれか1項に記載の硬質磁石。
- 一般組成XaX’bYcZd
[式中、
XおよびX’は、不対電子を有する3d遷移金属を表し;
Yは、5、8、9、または10族の4dまたは5d遷移金属であり
Zは、13、14または15族の典型元素であり;
aおよびdは、互いから独立して0.1〜2.0の間の数を表し;
bおよびcは、互いから独立して0.0〜2.0の間の数を表し;
ただし、a+b+c+dは3.0〜4.0の間であるものとする]
を有する金属間化合物の、硬質磁石としての使用。
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