JPH0565512A - Transition metal alloy and method for producing the same - Google Patents
Transition metal alloy and method for producing the sameInfo
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Abstract
(57)【要約】
【構成】本発明は、二種以上の遷移金属化合物を含有す
る混合物に光を照射して、該化合物の赤外多光子分解、
誘電破壊、熱分解、紫外光分解を起こし、その結果最終
生成物として従来得られなかった新規な遷移金属合金微
粒子あるいは遷移金属合金薄膜を製造する方法、及びそ
れらの方法で製造された遷移金属合金に関する。
【効果】本発明の方法により、高温安定相の遷移金属合
金などのように従来室温、空気中で存在しなかった新規
な遷移金属合金を製造することができるようになった。
また、本発明の方法により、粒径が10nm程度で粒径
がよく揃った遷移金属合金微粒子及び厚さがnm程度の
均一な遷移金属合金の薄膜を製造することが可能になっ
た。本発明の方法により得られた遷移金属合金は、磁性
材料、センサー、メモリー、複合材料の他、触媒、焼
結、電子材料等への応用が可能である。(57) [Summary] [Structure] The present invention irradiates a mixture containing two or more kinds of transition metal compounds with light to effect infrared multiphoton decomposition of the compounds.
Methods for producing novel transition metal alloy fine particles or transition metal alloy thin films that have not been obtained as final products as a result of dielectric breakdown, thermal decomposition, ultraviolet photolysis, and transition metal alloys manufactured by those methods Regarding [Effect] By the method of the present invention, it has become possible to produce a novel transition metal alloy which has not existed in the air at room temperature, such as a transition metal alloy having a high temperature stable phase.
Further, the method of the present invention makes it possible to produce transition metal alloy fine particles having a particle size of about 10 nm and a uniform particle size and a thin film of a transition metal alloy having a uniform thickness of about nm. The transition metal alloy obtained by the method of the present invention can be applied to magnetic materials, sensors, memories, composite materials, as well as catalysts, sintering, electronic materials and the like.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はレーザー又は強力なラン
プの光照射による二種以上の遷移金属合金を含有する合
金(以下遷移金属合金と呼ぶ)の製造に関わり、さらに
詳細には二種以上の遷移金属化合物を含む原料ガスの光
分解によって、遷移金属合金の微粒子、粉末又は薄膜を
製造する方法及びその製造方法によって製造された遷移
金属合金に関するものである。FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to the production of an alloy containing two or more kinds of transition metal alloys (hereinafter referred to as transition metal alloys) by light irradiation of a laser or a powerful lamp, and more specifically two or more kinds. The present invention relates to a method for producing fine particles, powder or thin film of a transition metal alloy by photolysis of a raw material gas containing the transition metal compound, and a transition metal alloy produced by the method.
【0002】[0002]
【従来の技術】合金は通常、二種以上の金属をそれぞれ
の融点以上の温度で混合した後、冷却して凝固させたも
のである。従来の溶融・凝固法によって、二種の遷移金
属の組合せの合金が製造できる。例えば、鉄−ニッケ
ル、鉄−チタン、鉄−銅、鉄−白金などほとんどの組合
せの鉄合金が製造できる。金属の他に炭素、ケイ素など
の非金属を少量含む遷移金属合金もある。一般に合金
は、各成分の金属の性質とは異なる物理的、化学的性質
を持つので、実用的価値が高い。また金属と同様に、合
金は温度変化にともなって相転移を行う。同時に組織状
態、構造、磁気特性などの合金のもつ性質も、温度変化
に伴って変化する。室温では合金の室温安定相が存在
し、高温では高温安定相が存在する。従来の溶融・凝固
法では、合金の高温安定相を室温で単離することはでき
なかった。2. Description of the Related Art An alloy is usually one obtained by mixing two or more kinds of metals at a temperature equal to or higher than their melting points and then cooling and solidifying them. Conventional fusion and solidification methods can produce alloys of a combination of two transition metals. For example, most combinations of iron alloys such as iron-nickel, iron-titanium, iron-copper, iron-platinum can be produced. In addition to metals, there are also transition metal alloys containing small amounts of non-metals such as carbon and silicon. Generally, alloys have high practical value because they have physical and chemical properties different from the properties of the metal of each component. Also, like metals, alloys undergo phase transitions with changes in temperature. At the same time, the properties of the alloy, such as the tissue state, structure, and magnetic properties, change with changes in temperature. At room temperature, there is a room temperature stable phase of the alloy, and at high temperature there is a high temperature stable phase. With the conventional melting and solidification methods, it was not possible to isolate the high temperature stable phase of the alloy at room temperature.
【0003】コバルト含有量50%以下の鉄−コバルト
合金の場合、910〜970℃以下の温度領域ではα相
が安定相である。一方、この温度範囲以上で1400〜
1500℃以下の温度領域ではγ相の鉄−コバルト合金
が安定である。したがって、鉄−コバルト合金は、室温
から910〜970℃以上の高温に温度上昇する過程で
α相からγ相に転移し、逆に高温から室温に冷却する過
程でγ相からα相に転移する。すなわち、γ相の鉄−コ
バルト合金は910〜970℃以上で1400〜150
0℃以下の温度領域のみで存在し、室温で単離すること
は困難である。In the case of an iron-cobalt alloy having a cobalt content of 50% or less, the α phase is a stable phase in the temperature range of 910 to 970 ° C or less. On the other hand, 1400 to above this temperature range
In the temperature range of 1500 ° C. or less, the γ-phase iron-cobalt alloy is stable. Therefore, the iron-cobalt alloy changes from the α phase to the γ phase in the process of increasing the temperature from room temperature to a high temperature of 910 to 970 ° C. or higher, and on the contrary, changes from the γ phase to the α phase in the process of cooling from high temperature to room temperature. . That is, the γ-phase iron-cobalt alloy is 1400 to 150 at 910 to 970 ° C or higher.
It exists only in the temperature range of 0 ° C. or lower and is difficult to isolate at room temperature.
【0004】従来の溶融・凝固法は高温炉中での遷移金
属の溶融過程と冷却凝固過程とからなるので、温度や合
金組成の制御の困難さ、反応容器の熱安定性や器壁の影
響などが問題となっている。また、従来法で製造した遷
移金属合金は粉砕法によって微粉末にすることもできる
が、微粉末の粒径の大きさはサブミクロンオーダー
(0.1μm)までである。一般に、粒径が10nm程
度の超微粒子を粉砕法で製造することはできなかった。Since the conventional melting and solidifying method consists of a melting process and a cooling solidifying process of a transition metal in a high temperature furnace, it is difficult to control the temperature and alloy composition, the thermal stability of the reaction vessel and the influence of the vessel wall. Is a problem. The transition metal alloy produced by the conventional method can be made into a fine powder by a pulverization method, but the particle size of the fine powder is up to the submicron order (0.1 μm). In general, it has not been possible to produce ultrafine particles having a particle size of about 10 nm by a pulverization method.
【0005】ところで、レーザーによる金属微粒子の製
造方法によって、種々の金属微粒子が製造されている。
鉄微粒子の製造方法にも適用されていて、鉄板のNd:YAG
レーザー照射加熱蒸発法による鉄微粒子の生成[有安富
雄、鱸 章治、松縄 朗、片山聖二、レーザー研究、1
5, 38 (1987)]、Fe(CO)5のTEA CO2レーザー
誘電破壊による鉄微粒子薄膜の生成[C.W.Draper, Metal
lurgical Transactions A, 11A, 349 (1980)]、同じ方
法によるγ鉄微粒子の生成[武脇隆彦、加藤修司、武内
一夫、巻出義紘、富永健、レーザー科学研究、8, 71
(1986)]、Fe(CO)5とSF6との混合物のTEA C
O2レーザー照射によるSF6赤外光増感作用を経たγ鉄
超微粒子の合成[真嶋哲朗、河村達樹、石川 滋、石井
忠浩、宮原鉄州、高見道生、特開平2−30705]が
報告されている。このレーザーによる鉄微粒子の製造方
法によれば、本来高温安定相のγ鉄が室温で製造でき
る。しかし、上記の方法により遷移金属合金を製造でき
ることは知られていない。By the way, various metal fine particles are produced by a method for producing metal fine particles by laser.
It is also applied to the manufacturing method of iron fine particles, Nd: YAG of iron plate
Generation of fine iron particles by laser irradiation heating evaporation method [Tomio Ariyasu, Shoji Haru, Akira Matsunawa, Seiji Katayama, Laser Research, 1
5 , 38 (1987)], FeA (CO) 5 TEA CO 2 laser dielectric breakdown of iron fine particles [CWDraper, Metal]
lurgical Transactions A, 11A, 349 (1980)], Production of γ-iron fine particles by the same method [Takahiko Takewaki, Shuji Kato, Kazuo Takeuchi, Yoshihiro Makide, Ken Tominaga, Laser Science Research, 8 , 71
(1986)], TEAC of a mixture of Fe (CO) 5 and SF 6
Synthesis of γ-iron ultrafine particles via SF6 infrared photosensitization by O2 laser irradiation [Tetsuro Majima, Tatsuki Kawamura, Shigeru Ishikawa, Tadahiro Ishii, Miyahara Tetsushu, Michio Takami, JP-A-3030705] has been reported. . According to this method for producing iron fine particles by laser, γ-iron originally in a high temperature stable phase can be produced at room temperature. However, it is not known that a transition metal alloy can be produced by the above method.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、従
来法では製造できない高温安定相の遷移金属合金を製造
する方法を提供することを目的とする。また、本発明
は、粒径が10nm程度で粒径が揃った遷移金属の合金
微粒子、粒径がよく揃った均一な遷移金属合金粉末、及
び厚さがnm程度の均一な遷移金属の合金薄膜を製造す
る方法を提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION It is, therefore, an object of the present invention to provide a method for producing a transition metal alloy having a high temperature stable phase which cannot be produced by a conventional method. Further, the present invention provides fine particles of a transition metal alloy having a uniform particle diameter of about 10 nm, a uniform transition metal alloy powder having a uniform particle diameter, and a uniform transition metal alloy thin film having a thickness of about nm. It aims at providing the method of manufacturing.
【0007】さらに、本発明は、容易に制御できる遷移
金属合金の製造方法を提供することを目的とする。また
さらに、本発明は、上記の方法により得られる遷移金属
合金を提供することも目的とする。A further object of the present invention is to provide a method for producing a transition metal alloy that can be easily controlled. Still another object of the present invention is to provide a transition metal alloy obtained by the above method.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明者らは、鋭意努力
した結果、二種以上の遷移金属化合物を含有する混合物
に光を照射することにより、二種以上の遷移金属を含有
する合金を製造する方法を見出し、本発明を完成させる
に至った。以下に本発明を詳細に説明する。As a result of diligent efforts, the inventors of the present invention have succeeded in developing an alloy containing two or more transition metals by irradiating a mixture containing two or more transition metal compounds with light. The inventors have found a manufacturing method and have completed the present invention. The present invention will be described in detail below.
【0009】遷移金属化合物としては室温で蒸気圧の比
較的高い遷移金属カルボニル化合物、メタロセン、金属
アルコキシドを使用することができる。例えば、Fe
(CO) 5、Fe2(CO)9、Fe3(CO)12、フェロセン、
(η4-(CH2=CH-CH=CH2)Fe(CO)3、Fe(OC
4H9)3、Ni(CO)4、Co(CO)3(NO)、Cr(CO)
6、Mo(CO)6、W(CO)6、Mn(η5-C5H5)(C
O)3、Mn2(CO)10などである。遷移金属化合物の中
では、遷移金属カルボニルが好ましい。これは、遷移金
属カルボニルが比較的高い蒸気圧を有すること、分解し
易いこと、遷移金属原子以外の分解生成物は一酸化炭素
(CO)であり、COは比較的反応性が低いことに起因し
ている。遷移金属化合物の蒸気圧が室温で十分でない場
合は、照射容器を加熱して容器内部の温度を上げること
により蒸気圧を高くしてもよい。The transition metal compound has a vapor pressure ratio at room temperature.
Higher transition metal carbonyl compounds, metallocenes, metals
Alkoxides can be used. For example, Fe
(CO) Five, Fe2(CO)9, Fe3(CO)12, ferrocene,
(ηFour-(CH2= CH-CH = CH2) Fe (CO)3, Fe (OC
4H9) 3, Ni (CO)Four, Co (CO)3(NO), Cr (CO)
6, Mo (CO)6, W (CO)6, Mn (ηFive-C5HFive) (C
O)3, Mn2(CO)1For example, 0. Among transition metal compounds
, Transition metal carbonyls are preferred. This is the transition money
The genus carbonyl has a relatively high vapor pressure,
Easy to use, decomposition products other than transition metal atoms are carbon monoxide
(CO) due to the relatively low reactivity of CO
ing. If the vapor pressure of the transition metal compound is not sufficient at room temperature
If this is the case, heat the irradiation container to raise the temperature inside the container.
May increase the vapor pressure.
【0010】本発明の方法においては、上記の遷移金属
化合物のうち、異なる遷移金属を含有する化合物を二種
以上使用する。戦記金属化合物は、ガス状にして導入し
ても、キャリヤーガスに吸着させてミスト状にして導入
してもよい。使用する遷移金属化合物の全圧は、0.1
〜100Torrが好ましい。全圧が0.1Torrより低い
と、遷移金属合金が十分な収率・収量で得られないとい
う問題が生じ易く、全圧が100Torrより高いと、レー
ザー光励起によるそれぞれの反応が起こらないという問
題が生じ易い。上記の圧力範囲のうち、5〜20Torrが
特に好ましい。二種以上の遷移金属化合物の比率は、製
造される合金が所望のモル比を有するように調節され
る。その際、使用する遷移金属化合物の組成、遷移金属
化合物の蒸気圧、遷移金属化合物の光分解の効率等が考
慮される。例えば、Fe0.1〜99.9%及びCo
0.1〜99.9%を含有する合金を製造するには、F
e(CO) 5とCo(CO)3(NO)を1:999〜999:
1の比率で使用することが好ましい。Fe80〜99.
9%及びCr0.1〜20%を含有する合金を製造する
には、Fe(CO)5とCr(CO)6を80:20〜99
9:1の比率で使用することが好ましい。Fe99〜9
9.9%及びMo0.1〜1%を含有する合金を製造す
るには、Fe(CO)5とMo(CO)6を99:1〜99
9:1の比率で使用することが好ましい。Fe99〜9
9.9%及びW0.1〜1%を含有する合金を製造する
には、Fe(CO)5とW(CO)6を99:1〜999:1
の比率で使用することが好ましい。In the method of the present invention, the above transition metal
Two types of compounds containing different transition metals
Use more. Senki metal compound is introduced in the form of gas
Even if it is adsorbed to the carrier gas and introduced as a mist
You may. The total pressure of the transition metal compound used is 0.1
-100 Torr is preferred. Total pressure is less than 0.1 Torr
And that transition metal alloys cannot be obtained in sufficient yield.
If the total pressure is higher than 100 Torr, the
The question that each reaction does not occur by optical excitation
Subject is likely to occur. 5 to 20 Torr in the above pressure range
Particularly preferred. The ratio of two or more transition metal compounds is
The alloy being made is adjusted to have the desired molar ratio.
It At that time, the composition of the transition metal compound used, the transition metal
Consider the vapor pressure of the compound, the photolysis efficiency of the transition metal compound, etc.
Be considered. For example, Fe 0.1 to 99.9% and Co
To produce an alloy containing 0.1-99.9%, F
e (CO) FiveAnd Co (CO)3(NO) is 1: 999 to 999:
It is preferred to use it in a ratio of 1. Fe80-99.
Produce an alloy containing 9% and 0.1-20% Cr
Is Fe (CO)FiveAnd Cr (CO)680: 20-99
Preference is given to using a ratio of 9: 1. Fe99-9
Manufacture an alloy containing 9.9% and Mo 0.1-1%
Fe (CO)FiveAnd Mo (CO)6To 99: 1 to 99
Preference is given to using a ratio of 9: 1. Fe99-9
Produce an alloy containing 9.9% and W 0.1-1%
Is Fe (CO)FiveAnd W (CO)6To 99: 1 to 999: 1
It is preferable to use it in a ratio of.
【0011】赤外光増感剤としてはSF6やSiF4等が
使用できる。赤外光増感剤は、使用する二種以上の遷移
金属化合物の混合物の全圧に対し、1〜500%の割合
で使用することが好ましい。赤外光増感剤の割合が1%
より小さいと、赤外光増感剤による赤外多光子吸収の効
率が低下するため反応が起こらないという問題が生じ、
赤外光増感剤の割合が500%より大きいと、赤外光増
感剤から遷移金属化合物へのエネルギー移動の効率が低
下するため、反応が起こらないことや、赤外光増感剤も
分解するという問題が生じる。上記の範囲のうち、10
〜100%が特に好ましい。SF6, SiF4 or the like can be used as the infrared sensitizer. The infrared photosensitizer is preferably used in a proportion of 1 to 500% with respect to the total pressure of the mixture of two or more kinds of transition metal compounds used. 1% of infrared photosensitizer
If it is smaller, the efficiency of infrared multiphoton absorption by the infrared photosensitizer decreases, and thus a problem that a reaction does not occur occurs.
If the ratio of the infrared photosensitizer is more than 500%, the efficiency of energy transfer from the infrared photosensitizer to the transition metal compound is lowered, so that the reaction does not occur and the infrared photosensitizer is also used. The problem of disassembly arises. 10 of the above ranges
-100% is especially preferable.
【0012】さらに、照射容器内にキャリヤーガスを導
入し、光分解反応で生じた気体生成物をキャリヤーガス
に移動させ、補集することにより、遷移金属合金の生成
量を増加させることができる。キャリヤーガスとして
は、アルゴンガス、ヘリウムガス、窒素ガス等、好まし
くは、アルゴンガス、ヘリウムガスを上げることができ
る。キャリヤーガスの導入量としては、1〜2000To
rrが好ましい。キャリヤーガスの導入量が2000Torr
より多いと、それぞれの反応が起こらないという問題が
生じ、1Torrより少ないと、キャリヤーガスとして作用
しないという問題が生じる。上記の範囲のうち、5〜5
00Torrが特に好ましい。キャリヤーガスの導入は、原
料混合物の導入の前後、又は同時に行うことができる。Further, by introducing a carrier gas into the irradiation container and moving the gas product generated by the photolysis reaction to the carrier gas to collect it, the amount of the transition metal alloy produced can be increased. As the carrier gas, argon gas, helium gas, nitrogen gas, etc., preferably argon gas and helium gas can be used. The amount of carrier gas introduced is 1 to 2000 To
rr is preferred. Introduced amount of carrier gas is 2000 Torr
If it is more than 1 Torr, there is a problem that each reaction does not occur, and if it is less than 1 Torr, there is a problem that it does not act as a carrier gas. 5 to 5 within the above range
00 Torr is particularly preferred. The carrier gas can be introduced before or after the introduction of the raw material mixture, or at the same time.
【0013】目的とする遷移金属合金に応じ、二種以上
の遷移金属化合物を選択して、これらの原料混合物を照
射容器に導入する。また、赤外光増感剤は、原料混合物
の導入の前後または同時に照射容器に導入することがで
きる。原料混合物の導入前に照射容器を10-2Torr以下
に減圧する。照射容器内の圧力が10-2Torrより高い
と、空気中の酸素が反応に影響を及ぼすという問題が生
じる。照射容器は、10 -4Torr以下にすることがさらに
好ましい。照射容器としては、ガラス、金属等の材質を
有し、円筒型、中央に球状部と両端に円筒部をもつ形な
どの形状の他、真空に耐えられる構造ならばどのような
形状の照射容器でも使用することができる。照射容器の
材質、形状、光の透過率、光の吸収率等は、遷移金属合
金の形状、構造、組織状態、組成、分布等に影響する。
原料混合物を照射容器に導入する方法としては、原料混
合物を照射容器に封入する回分法、または原料混合物を
連続的に導入する連続流通法を用いることができる。連
続流通法を採用する場合には、例えば、繰り返し速度1
Hzでレーザー照射を行なう場合原料混合物を10ミリリ
ットル/分〜100リットル/分の速度で導入すること
が好ましい。これより導入速度が速いと、未反応物が増
加して、収量が減少するという問題を生じ、これより導
入速度が遅いと、2次的反応や副反応により、生成物の
純度が低下したり、副生物が生成するという問題が生じ
る。上記の範囲のうち、100ミリリットル/分〜10
リットル/分が特に好ましい。Two or more kinds depending on the intended transition metal alloy
Selected transition metal compounds to illuminate these raw material mixtures.
Introduce into the spray container. The infrared photosensitizer is a raw material mixture.
Can be introduced into the irradiation container before, after, or at the same time.
Wear. Before introducing the raw material mixture, set the irradiation container to 10-2Below Torr
Depressurize to. The pressure in the irradiation container is 10-2Higher than Torr
And the problem that oxygen in the air affects the reaction
Jijiru Irradiation container is 10 -FourMore than Torr
preferable. For the irradiation container, use materials such as glass and metal.
It has a cylindrical shape, with a spherical part in the center and a cylindrical part at both ends.
What kind of shape other than what kind of structure if it can withstand vacuum
A shaped irradiation container can also be used. Irradiation container
The material, shape, light transmittance, light absorptivity, etc. of transition metal
Affects the shape, structure, texture, composition and distribution of gold.
The method of introducing the raw material mixture into the irradiation container is as follows.
The batch method of encapsulating the compound in the irradiation container or the raw material mixture
A continuous flow method of continuously introducing can be used. Communicating
When the continuous distribution method is adopted, for example, the repetition rate is 1
When performing laser irradiation at 10 Hz
Introducing at a rate of 100 liters / minute to 100 liters / minute
Is preferred. If the introduction speed is faster than this, the amount of unreacted substances increases.
In addition, there is a problem that the yield is reduced.
If the input rate is slow, the product may be
There is a problem of reduced purity and generation of by-products
It Within the above range, 100 ml / min-10
L / min is particularly preferred.
【0014】原料混合物を導入した後、あるいは導入し
ながら、光を照射する。照射光としては、赤外レーザー
光、可視レーザー光、紫外レーザー光、短波長紫外レー
ザー光、VUVラマンレーザー光及び/又はXUV固体
レーザー光等を使用することができる。二種以上の遷移
金属化合物を含有する混合物に、レーザー又は強力なラ
ンプからの光を照射すると、上記化合物の赤外多光子分
解、誘電破壊、熱分解、紫外光分解が起こり、その結果
最終生成物として遷移金属合金微粒子或いは遷移金属合
金薄膜が生成する。また、上記の混合物に赤外光増感剤
を添加すると、赤外レーザー照射により赤外光増感分解
が起こり、遷移金属合金微粒子或いは遷移金属合金薄膜
が生成する。Light is irradiated after or while introducing the raw material mixture. As the irradiation light, infrared laser light, visible laser light, ultraviolet laser light, short wavelength ultraviolet laser light, VUV Raman laser light, and / or XUV solid laser light can be used. When a mixture containing two or more kinds of transition metal compounds is irradiated with light from a laser or a powerful lamp, infrared multiphoton decomposition, dielectric breakdown, thermal decomposition, and ultraviolet photolysis of the above compounds occur, resulting in final formation. Fine particles of transition metal alloy or a thin film of transition metal alloy are produced as a substance. When an infrared photosensitizer is added to the above mixture, infrared laser irradiation causes infrared photosensitized decomposition to produce transition metal alloy fine particles or a transition metal alloy thin film.
【0015】遷移金属合金を製造する際に、光源として
使用するレーザーやランプの波長、エネルギー、フルエ
ンス、偏光特性、パルス幅、照射パルス数の最適化及び
照射容器の最適化を行うことによって、原料ガスの反応
・反応温度・反応時間などを制御し、その結果、遷移金
属合金の形状、構造、組織状態、組成、分布などを制御
することができる。When producing a transition metal alloy, the raw material is optimized by optimizing the wavelength, energy, fluence, polarization characteristics, pulse width, irradiation pulse number of the laser or lamp used as a light source and the irradiation container. The reaction, reaction temperature, reaction time, etc. of the gas can be controlled, and as a result, the shape, structure, texture state, composition, distribution, etc. of the transition metal alloy can be controlled.
【0016】本発明における遷移金属合金の製造方法に
ついては以下の5種類の方法が可能である。Fe(CO)
5とCo(CO)3(NO)とを原料とする鉄−コバルト合金
の場合を例として説明する。 (1)赤外多光子分解 赤外レーザーの光子エネルギーは2kcal/mol程
度と低いので、一光子吸収過程では反応は起こらない。
ところが、気体に赤外パルスレーザーからの強力なレー
ザー光を照射すると、分子は赤外光子を多数個吸収して
高振動励起状態となった後分解を起こす。この分解を、
赤外多光子分解と呼ぶ。この反応は、特に分子法同位体
分離・濃縮に応用されている。Fe(CO)5及びCo
(CO)3(NO)は5μmにCO配位子の伸縮振動モー
ドによる吸収、16μmにFe−C−O及びCo−C−
O結合による吸収を持つ。そこで、TEA CO2レー
ザーの倍波(波長5μm)又はパラ水素ラマンレーザー
(波長16μm)の照射によってそれぞれの赤外多光子
分解を起こすことができる。Fe(CO)5及びCo(C
O)3(NO)を全圧0.1〜20Torrで導入し、エネル
ギー0.1〜1J、フルエンス0.1〜100J・c
m-2、パルス幅50〜200ns、パルス繰返速度0.1
〜10Hzの条件でレーザー光を10秒〜1時間照射する
ことが好ましい。Regarding the method for producing the transition metal alloy in the present invention, the following five kinds of methods are possible. Fe (CO)
The case of an iron-cobalt alloy using 5 and Co (CO) 3 (NO) as raw materials will be described as an example. (1) Infrared multiphoton decomposition Since the photon energy of infrared laser is as low as about 2 kcal / mol, no reaction occurs in the one-photon absorption process.
However, when the gas is irradiated with a strong laser beam from an infrared pulsed laser, the molecule absorbs a large number of infrared photons, becomes a highly vibrationally excited state, and then decomposes. This decomposition
This is called infrared multiphoton decomposition. This reaction has been particularly applied to molecular method isotope separation / enrichment. Fe (CO) 5 and Co
(CO) 3 (NO) is absorbed by the stretching vibration mode of the CO ligand at 5 μm, and Fe—C—O and Co—C— at 16 μm.
It has absorption by O bond. Therefore, each infrared multiphoton decomposition can be caused by irradiation of a TEA CO2 laser overtone (wavelength 5 μm) or parahydrogen Raman laser (wavelength 16 μm). Fe (CO) 5 and Co (C
O) 3 (NO) is introduced at a total pressure of 0.1 to 20 Torr, energy of 0.1 to 1 J, and fluence of 0.1 to 100 J · c.
m -2 , pulse width 50-200ns, pulse repetition rate 0.1
It is preferable to irradiate the laser beam for 10 seconds to 1 hour under the condition of 10 Hz.
【0017】その結果、Fe(CO)5及びCo(CO)
3(NO)がそれぞれ分解して最終的にFe + 5CO と
Co + 3CO + NOとなり、鉄原子とコバルト原子が
生成する。 (2)誘電破壊 赤外パルスレーザーとして市販されているレーザーは、
10μm光を発振するTEA CO2レーザーである。F
e(CO)5及びCo(CO)3(NO)はともに10μm
領域には強い吸収を持たないので、TEA CO2レー
ザー光の照射によっては赤外多光子分解は起こさない。
しかしながら、TEA CO2レーザーを焦点距離の短
いレーザーで集光照射して焦点でのフルエンスが100
〜数100J・cm-2以上になるようにすると、焦点付近
で激しい爆音と光輝度の発光を伴った原料ガスの誘電破
壊が起こる。その結果、Fe(CO)5及びCo(CO)3
(NO)それぞれ分解して最終的にFe+5COとCo
+3CO+NOとなり、鉄原子とコバルト原子が生成す
る。CO2レーザー以外でも、Fe(CO)5及びCo(C
O)3(NO)がともに吸収を持たない領域に発振線を持
つ短パルスで強力なレーザーならば誘電破壊を起こすこ
とができる。市販品レーザーではないが、NH3レーザ
ー、CF4レーザー、重水素(D2)ラマンレーザーなど
がある。また、レーザー誘電破壊は短パルス・高エネル
ギーの紫外レーザーによっても起こすことができる。こ
の場合、原料のFe(CO)5及びCo(CO)3(NO)
は全圧0.1〜100Torrで導入することが好ましい。As a result, Fe (CO) 5 and Co (CO)
3 (NO) is decomposed and finally Fe + 5CO
It becomes Co + 3CO + NO, and iron atoms and cobalt atoms are generated. (2) Dielectric breakdown Lasers marketed as infrared pulse lasers are
It is a TEA CO2 laser that oscillates 10 μm light. F
e (CO) 5 and Co (CO) 3 (NO) are both 10 μm
Irradiation with TEA CO2 laser light does not cause infrared multiphoton decomposition because it does not have strong absorption in the region.
However, the TEA CO2 laser is focused and radiated with a laser having a short focal length, and the fluence at the focus is 100
When it is set to several hundred J · cm −2 or more, dielectric breakdown of the raw material gas occurs with violent explosion noise and light emission of light near the focal point. As a result, Fe (CO) 5 and Co (CO) 3
(NO) decomposed respectively and finally Fe + 5CO and Co
It becomes + 3CO + NO, and iron atoms and cobalt atoms are generated. Fe (CO) 5 and Co (C
A short pulse and powerful laser having an oscillation line in a region where neither O) 3 (NO) has absorption can cause dielectric breakdown. Although not a commercially available laser, there are NH3 laser, CF4 laser, deuterium (D2) Raman laser and the like. Laser dielectric breakdown can also be caused by a short pulse, high energy UV laser. In this case, the raw materials Fe (CO) 5 and Co (CO) 3 (NO)
Is preferably introduced at a total pressure of 0.1 to 100 Torr.
【0018】(3)赤外光増感分解 TEA CO2レーザーによる10μm赤外多光子分解に
対するレーザーエネルギーの閾値が高い分子として、結
合エネルギーの高いSF6などがある。Fe(CO)5及
びCo(CO)3(NO)にSF6を添加した数Torr〜10
0Torr程度の全圧の混合ガスにTEA CO2レーザー
を照射すると、SF6が赤外多光子吸収して高振動励起
状態となる。レーザー光の照射条件としては、エネルギ
ー0.1〜1J、フルエンス0.1〜10J・cm-2、パ
ルス幅50〜200ns、パルス繰返速度0.1〜10Hz
で10秒〜1時間照射することが好ましい。(3) Infrared photosensitized decomposition As a molecule having a high threshold of laser energy for 10 μm infrared multiphoton decomposition by a TEA CO2 laser, there is SF6 having a high binding energy. Number of Fe (CO) 5 and Co (CO) 3 (NO) with SF6 added Torr to 10
When a TEA CO2 laser is irradiated on a mixed gas having a total pressure of about 0 Torr, SF6 absorbs infrared multiphotons to be in a high vibration excited state. Laser light irradiation conditions are energy 0.1 to 1 J, fluence 0.1 to 10 J · cm -2 , pulse width 50 to 200 ns, pulse repetition rate 0.1 to 10 Hz.
It is preferable to irradiate for 10 seconds to 1 hour.
【0019】SF6赤外多光子励起の過程で振動−振動
エネルギー移動によって高振動励起状態のFe(CO)5
及びCo(CO)3(NO)が生成する。さらに混合ガス
は、振動−振動エネルギー移動、振動−並進/回転エネ
ルギー移動によって最終的に熱平衡状態に達する。SF
6は赤外多光子分解を起こさないが、SF6よりも低い結
合解離エネルギーを持つFe(CO)5及びCo(CO)3
(NO)の分解を起こすことができる。結合解離エネル
ギー以上に高振動励起或いは熱励起されたFe(CO)5
及びCo(CO)3(NO)は、配位子を脱離して最終的
にFe+5COとCo+3CO+NOとなり、鉄原子と
コバルト原子が生成する。一方、SF6は全く分解や反
応を行わないで、100%回収される。これがSF6赤
外光増感作用によるFe(CO)5及びCo(CO)3(N
O)の分解である。SF6 Fe (CO) 5 in a high vibration excited state by vibration-vibration energy transfer in the process of infrared multiphoton excitation
And Co (CO) 3 (NO). Furthermore, the mixed gas finally reaches a thermal equilibrium state by vibration-vibration energy transfer, vibration-translational / rotational energy transfer. SF
6 does not cause infrared multiphoton decomposition, but Fe (CO) 5 and Co (CO) 3 have lower bond dissociation energy than SF6.
(NO) decomposition can occur. Fe (CO) 5 excited by high vibration or heat more than bond dissociation energy
And Co (CO) 3 (NO) desorbs the ligand to finally become Fe + 5CO and Co + 3CO + NO, and iron atoms and cobalt atoms are generated. On the other hand, SF6 is recovered 100% without any decomposition or reaction. This is due to the SF6 infrared sensitization effect of Fe (CO) 5 and Co (CO) 3 (N
O) decomposition.
【0020】(4)熱分解 Fe(CO)5とCo(CO)3(NO)及びSF6とキャリ
ヤーガスとしてアルゴン或いはヘリウムなどを加えた数
100Torr〜1気圧の圧力の混合ガスを反応容器に導入
し連続発振CO2レーザーを照射すると、SF6の赤外吸
収をエネルギー注入の窓口としてエネルギー移動によっ
て原料ガスは高温となる。レーザー光の照射条件として
は、エネルギー0.1〜10J、フルエンス0.1〜2
00J・cm-2、パルス幅100ns〜10μs 、パルス繰
返速度0.1〜10Hzで10秒〜1時間照射することが
好ましい。(4) Pyrolysis Fe (CO) 5 , Co (CO) 3 (NO), SF 6 and a mixed gas containing argon or helium as a carrier gas and having a pressure of several hundred Torr to 1 atm are introduced into a reaction vessel. Then, when a continuous wave CO2 laser is irradiated, the infrared ray absorption of SF6 is used as a window for energy injection, and the energy of the source gas is increased by the energy transfer. The irradiation conditions of the laser light are energy 0.1 to 10 J and fluence 0.1 to 2.
Irradiation is preferably performed at 00 J · cm −2 , pulse width of 100 ns to 10 μs, and pulse repetition rate of 0.1 to 10 Hz for 10 seconds to 1 hour.
【0021】その結果、原料ガスで分解し易い分子から
熱分解を行い、最終的にFe+5COとCo+3CO+
NOとなり、鉄原子とコバルト原子が生成する。 (5)紫外光分解 Fe(CO)5及びCo(CO)3(NO)は300nmより短
波長側に紫外吸収を持つので、その吸収にあわせた紫外
レーザー(KrFエキシマーレーザー(248nm)、
ArFエキシマーレーザー(193nm)、Nd:YA
Gレーザーの4倍波(266nm)など)或いは紫外線
ランプ(水銀ランプ(185nm、254nmの輝
線)、キセノンランプなど)をFe(CO)5とCo(C
O)3(NO)からなる原料ガスに照射すると、Fe(CO)
5及びCo(CO)3(NO)は光吸収して電子励起状態とな
り、これを経て光分解する。原料の混合ガスの圧力は
0.1〜100Torr、レーザー光の照射条件としては、
エネルギー0.01〜0.5J、フルエンス10mJ・
cm-2〜10J・cm-2、パルス幅10ps〜100ns、パル
ス繰返速度1〜100Hzで10秒〜1時間照射すること
が好ましい。As a result, molecules that are easily decomposed by the source gas are thermally decomposed, and finally Fe + 5CO and Co + 3CO +.
It becomes NO and iron atoms and cobalt atoms are generated. (5) Ultraviolet photolysis Fe (CO) 5 and Co (CO) 3 (NO) have ultraviolet absorption on the shorter wavelength side than 300 nm, so an ultraviolet laser (KrF excimer laser (248 nm)) adjusted to the absorption,
ArF excimer laser (193 nm), Nd: YA
4th wave of G laser (266nm) or ultraviolet lamp (mercury lamp (185nm, 254nm emission line), xenon lamp, etc.) with Fe (CO) 5 and Co (C)
When a source gas composed of O) 3 (NO) is irradiated, Fe (CO)
5 and Co (CO) 3 (NO) absorb light and enter an electronically excited state, through which they undergo photolysis. The pressure of the mixed gas of the raw materials is 0.1 to 100 Torr, and the irradiation conditions of the laser light are as follows.
Energy 0.01-0.5J, fluence 10mJ.
It is preferable to irradiate for 10 seconds to 1 hour at cm −2 to 10 J · cm −2 , pulse width of 10 ps to 100 ns, and pulse repetition rate of 1 to 100 Hz.
【0022】短パルス・高強度紫外レーザー光の照射の
場合は、多光子吸収によって高電子励起状態を経た分解
や、多光子イオン化を経た分解も起こる場合がある。い
ずれにしても分解の結果、最終的にFe+5COとCo
+3CO+NOとなり、鉄原子とコバルト原子が生成す
る。生成する鉄原子とコバルト原子の数は、原料の混合
ガスの組成比と、Fe(CO)5とCo(CO)3(NO)
で分解の効率で決まる。In the case of irradiation with a short-pulse, high-intensity ultraviolet laser beam, decomposition due to multiphoton absorption may cause decomposition via a high-electron excited state or decomposition due to multiphoton ionization. In any case, as a result of the decomposition, finally Fe + 5CO and Co
It becomes + 3CO + NO, and iron atoms and cobalt atoms are generated. The number of iron atoms and cobalt atoms produced is determined by the composition ratio of the mixed gas of the raw materials, Fe (CO) 5 and Co (CO) 3 (NO).
It depends on the efficiency of decomposition.
【0023】以上のようにして、生成した鉄原子とコバ
ルト原子が気中で核形成、結晶成長を行って冷却され、
鉄合金微粒子となる。高温、急冷、微粒子サイズ効果な
どのため、粒径1〜50nmの高温安定相(γ相)を5
0〜100%有する鉄−コバルト合金微粒子が生成す
る。γ相の鉄−コバルト合金の製造方法と同様にして、
但し、原料ガスの圧力、照射容器、光照射の条件、すな
わちエネルギー、フルエンス、偏光特性、パルス幅、パ
ルス繰返速度、照射時間等を適宜改変して、種々の高温
安定相の遷移金属合金を室温で安定に製造できる。例え
ば、いずれもγ相を50〜100%有する鉄−クロム、
鉄−モリブデン、鉄−マンガン、鉄−ニッケル、鉄−レ
ニウム、鉄−銅などを製造できる。As described above, the produced iron and cobalt atoms are cooled by nucleation and crystal growth in the air,
It becomes iron alloy fine particles. Due to high temperature, rapid cooling, particle size effect, etc., 5 high temperature stable phase (γ phase) with particle size of 1 to 50 nm
Iron-cobalt alloy fine particles having 0 to 100% are formed. Similar to the method for producing the γ-phase iron-cobalt alloy,
However, the pressure of the raw material gas, the irradiation container, the conditions of light irradiation, that is, energy, fluence, polarization characteristics, pulse width, pulse repetition rate, irradiation time, etc. are appropriately modified to obtain transition metal alloys of various high temperature stable phases. It can be manufactured stably at room temperature. For example, iron-chromium having 50 to 100% of γ phase,
Iron-molybdenum, iron-manganese, iron-nickel, iron-rhenium, iron-copper, etc. can be produced.
【0024】生成した遷移金属合金の微粒子及び粉末は
フィルターやその他の補集装置で補集することができ
る。フィルターとしては、ポアサイズ0.1μmのフィ
ルターを数枚重ねて、ステンレス製フィルターホルダー
に設置したものを使用することができる。他の補集装置
としては、ガス流に同伴している微粒子を流れに垂直方
向に挿入した捕集板に慣性力により衝突させ捕集するイ
ンパクター等を使用することができる。補集装置は、照
射容器からガス流の出口付近に取りつける。The fine particles and powder of the produced transition metal alloy can be collected by a filter or other collecting device. As the filter, a filter in which several filters each having a pore size of 0.1 μm are stacked and placed on a stainless steel filter holder can be used. As another collector, it is possible to use an impactor or the like that collects fine particles entrained in the gas flow by colliding with a collecting plate inserted perpendicularly to the flow by inertial force. The collector is installed near the gas flow outlet from the irradiation vessel.
【0025】また、遷移金属合金薄膜を製造する場合
は、照射容器内に薄膜用の基板を設置する。基板として
は使用目的に応じてプラスチック、ガラス、セラミック
ス、金属、半導体、有機物など任意の材質のものが利用
できる。基板表面上で遷移金属合金が生成するか、遷移
金属合金微粒子が基板表面に吸着することによって、厚
さが均一な鉄合金薄膜が生成する。遷移金属合金の組成
は、おもに原料の混合ガスの組成比によって制御でき
る。また、原料ガスの圧力、光照射の条件を適当に選択
することにより、膜厚及びその均一性を制御することが
できる。When producing a transition metal alloy thin film, a thin film substrate is placed in an irradiation container. The substrate may be made of any material such as plastic, glass, ceramics, metal, semiconductor, and organic matter depending on the purpose of use. A transition metal alloy is produced on the surface of the substrate, or fine particles of the transition metal alloy are adsorbed on the surface of the substrate to produce an iron alloy thin film having a uniform thickness. The composition of the transition metal alloy can be controlled mainly by the composition ratio of the mixed gas of the raw materials. Further, the film thickness and its uniformity can be controlled by appropriately selecting the pressure of the source gas and the conditions of light irradiation.
【0026】遷移金属合金の超微粒子或いはクラスター
が基板表面上で成長して薄膜となるが、その際薄膜は基
板表面の性質の影響を強く受ける。予め基板表面に機械
加工又はメッキ処理などの表面処理を行うことによっ
て、或いは基板表面を加熱又は冷却することによって、
基板表面に強く固定された合金薄膜を製造することがで
きる。例えば高温安定相の鉄合金と同じ結晶構造を有す
る金属のメッキ処理を基板状に行うことによって、高温
安定相の鉄合金を安定化した薄膜が製造できる。或いは
基板の温度を予め80〜300℃に加熱することによっ
て、基板表面により強く吸着した鉄合金薄膜を製造でき
る。Ultrafine particles or clusters of a transition metal alloy grow on the surface of the substrate to form a thin film, where the thin film is strongly influenced by the properties of the substrate surface. By subjecting the substrate surface to a surface treatment such as machining or plating in advance, or by heating or cooling the substrate surface,
It is possible to manufacture an alloy thin film that is strongly fixed to the substrate surface. For example, a thin film in which the iron alloy in the high temperature stable phase is stabilized can be manufactured by subjecting the substrate to a plating treatment with a metal having the same crystal structure as the iron alloy in the high temperature stable phase. Alternatively, by heating the temperature of the substrate to 80 to 300 ° C. in advance, an iron alloy thin film that is more strongly adsorbed on the substrate surface can be manufactured.
【0027】[0027]
【実施例】本発明を以下の実施例により、さらに詳細に
説明する。実施例は説明のためのものであり、本発明の
範囲を限定するものではない。 (実施例1)Fe(CO)5とCo(CO)3(NO)との
二成分混合ガスを原料ガスとしてTEA CO2レーザ
ー照射によって誘電破壊を起こし、室温で安定なγ相の
鉄−コバルト合金超微粒子を製造した。以下にその詳細
を説明する。The present invention will be described in more detail with reference to the following examples. The examples are illustrative and do not limit the scope of the invention. (Example 1) Iron-cobalt alloy of γ phase stable at room temperature, causing dielectric breakdown by irradiation of TEA CO 2 laser with binary gas mixture of Fe (CO) 5 and Co (CO) 3 (NO) as source gas Ultrafine particles were produced. The details will be described below.
【0028】使用した装置の概略を図1に示す。パルス
発振TEA CO2レーザー1からの波数940.55
cm-1(10.6μm帯、P(24))のレーザーパル
ス光2(パルスエネルギーは約0.5J、焦点でのレー
ザーフルエンスは約700J・cm-2、パルス幅は80
ns+1.3μs、レーザーの繰り返し速度は0.7H
z)を、直径10mmの絞り板3を通した後、焦点距離
7.5cmのフッ化バリウム製の凸レンズ4で強く集光
して、パイレックスガラス製の照射容器5に入れた5To
rrのFe(CO)5と0.5TorrのCo(CO)3(NO)
との混合気体である試料気体6に照射した。照射容器は
直径18cmの球に内径2.0cmの円筒管が付いてい
る。この容器の内容積は4117cm3である。また、
照射容器の端にはKBr(又はNaCl)窓板7が付いている。
さらに、照射容器内に原料ガスを流通させながら照射す
るため方法(流通法)のため、原料ガス導入用の入口8
と出口9及び生成した超微粒子の補集器10も付いてい
る。An outline of the apparatus used is shown in FIG. Wave number from pulse oscillation TEA CO2 laser 1 940.55
cm -1 (10.6 μm band, P (24)) laser pulse light 2 (pulse energy is about 0.5 J, laser fluence at focus is about 700 J · cm -2 , pulse width is 80
ns + 1.3μs, laser repetition rate 0.7H
z) is passed through a diaphragm plate 3 having a diameter of 10 mm, then is strongly focused by a convex lens 4 made of barium fluoride having a focal length of 7.5 cm, and placed in an irradiation container 5 made of Pyrex glass 5To.
Fe (CO) 5 of rr and Co (CO) 3 (NO) of 0.5 Torr
The sample gas 6 which is a mixed gas of The irradiation container has a sphere having a diameter of 18 cm and a cylindrical tube having an inner diameter of 2.0 cm. The internal volume of this container is 4117 cm3. Also,
A KBr (or NaCl) window plate 7 is attached to the end of the irradiation container.
Further, because of the method (irradiation method) for irradiating while irradiating the raw material gas in the irradiation container, the inlet 8 for introducing the raw material gas
And an outlet 9 and a collector 10 for the ultrafine particles produced.
【0029】この条件下でレーザー照射を行うと、焦点
近傍で大きなスパーク音と共にプラズマが発生し、超微
粒子が生成して照射容器内を浮遊した。レーザーパルス
の増加と共に、容器の底に超微粒子が溜り、約1時間の
レーザー光照射後、約30〜70mgの鉄−コバルト合
金超微粒子を合成した。レーザー照射後、容器内の残留
及び生成ガスを真空排気除去し、不活性ガス(アルゴン
又は窒素)で容器内を充した後、不活性ガスで充したグ
ローブボックス内で生成した超微粒子を照射容器から取
り出し、不活性ガスで充した保存容器に入れて保存し
た。分析用試料は、保存容器中の試料を空気中で取り出
して調製した。When laser irradiation was carried out under these conditions, plasma was generated with a large spark sound near the focal point, ultrafine particles were generated and floated in the irradiation container. As the number of laser pulses increased, ultrafine particles accumulated at the bottom of the container, and after irradiation with laser light for about 1 hour, about 30 to 70 mg of ultrafine iron-cobalt alloy particles were synthesized. After laser irradiation, the residual gas in the container and the generated gas are evacuated and removed, and after filling the container with an inert gas (argon or nitrogen), the ultrafine particles generated in the glove box filled with the inert gas are irradiated in the container. It was taken out of the container and stored in a storage container filled with an inert gas. The sample for analysis was prepared by taking out the sample in the storage container in the air.
【0030】得られた鉄−コバルト合金超微粒子をIC
P発光元素分析によって分析したところ、コバルトの含
有率は10at%であった。この鉄−コバルト合金超微粒
子のX線回折図形を図2に示した。図2に示すように回
折図形は、おもに面心立方構造(γ相)と体心立方構造
(α相)の回折線及び少量の鉄酸化物やコバルト酸化物
の回折線よりなる。最も強い回折線の回折角(2θ/d
egree)はγ鉄の回折線の回折角(2θ=43.4
0±0.06°)の近傍に位置している。すなわち2θ
=42.8°となり、約0.6°低角にシフトした。こ
れらの結果から、生成した鉄−コバルト合金超微粒子は
主にγ相となっていることがわかる。The obtained iron-cobalt alloy ultrafine particles were applied to IC
When analyzed by P-emission elemental analysis, the cobalt content was 10 at%. The X-ray diffraction pattern of the iron-cobalt alloy ultrafine particles is shown in FIG. As shown in FIG. 2, the diffraction pattern is mainly composed of diffraction lines of face-centered cubic structure (γ phase) and body-centered cubic structure (α phase) and a small amount of diffraction lines of iron oxide and cobalt oxide. The diffraction angle of the strongest diffraction line (2θ / d
is the diffraction angle (2θ = 43.4) of the diffraction line of γ-iron.
It is located near 0 ± 0.06 °). That is, 2θ
= 42.8 °, which is a low angle shift of about 0.6 °. From these results, it is understood that the produced iron-cobalt alloy ultrafine particles are mainly in the γ phase.
【0031】一方、超微粒子中のα相を調べてみると、
α鉄の2θ=44.66±0.02°に対してα相の鉄
−コバルト合金超微粒子は2θ=44.72°であり、
その差は、 誤差範囲内であり殆ど変化していない。こ
れは、α鉄結晶格子へ10at%程度のコバルト原子が侵
入しても、格子定数は殆ど変化しないことに対応してい
る。On the other hand, when the α phase in the ultrafine particles is examined,
2θ = 44.66 ± 0.02 ° of α iron, 2θ = 44.72 ° for the α-phase iron-cobalt alloy ultrafine particles,
The difference is within the error range and has hardly changed. This corresponds to the fact that even if about 10 at% of cobalt atoms penetrate into the α iron crystal lattice, the lattice constant hardly changes.
【0032】上記鉄−コバルト合金超微粒子を透過型電
子顕微鏡(TEM)により観察した結果、形状は球状で
あった。図3は鉄−コバルト合金超微粒子の粒径分布で
ある。平均粒径は80オングストロームで、粒径の分布
は均一であった。図4は、生成したコバルト含有率10
at%の鉄−コバルト合金超微粒子の57Feのメスバウア
ー効果による室温で測定したメスバウアースペクトルで
ある。中央の矢印で示された吸収ピークがγ相鉄−コバ
ルト合金超微粒子に対応している。γ相の鉄−コバルト
合金超微粒子は4.2Kでも内部磁場がない状態であ
り、常磁性である。また、副生物として共存するα相の
鉄−コバルト合金超微粒子は強磁性であり、コバルトの
混入によりα鉄の内部磁場(Hi=330kエルステッ
ド)よりも強くなっている(Hi=343kエルステッ
ド)。As a result of observing the above iron-cobalt alloy ultrafine particles with a transmission electron microscope (TEM), the shape was spherical. FIG. 3 is a particle size distribution of iron-cobalt alloy ultrafine particles. The average particle size was 80 Å, and the particle size distribution was uniform. FIG. 4 shows that the produced cobalt content is 10
It is the Mossbauer spectrum measured at room temperature by the Mossbauer effect of 57 Fe of iron-cobalt alloy ultrafine particles of at%. The absorption peak indicated by the arrow in the center corresponds to the γ-phase iron-cobalt alloy ultrafine particles. The γ-phase iron-cobalt alloy ultrafine particles are in a state where there is no internal magnetic field even at 4.2K and are paramagnetic. Further, the α-phase iron-cobalt alloy ultrafine particles that coexist as a by-product are ferromagnetic, and are stronger than the internal magnetic field of α-iron (Hi = 330 kOersted) due to the incorporation of cobalt (Hi = 343 kOersted).
【0033】次に、原料のFe(CO)5とCo(CO)3
(NO)との混合ガスの組成比を変化させることによっ
てコバルトの含有率を変化させた鉄−コバルト合金超微
粒子を製造した。すなわち、Fe(CO)5とCo(C
O)3(NO)とからなる混合ガスの全圧を10Torrと一
定にし、その組成比(モル比)を変化させて〔Fe(C
O)5]/{〔Fe(CO)5]+〔Co(CO)3(NO)]}=
0.5〜1.0のサンプルを製造した。Next, the raw materials Fe (CO) 5 and Co (CO) 3
Iron-cobalt alloy ultrafine particles in which the cobalt content was changed by changing the composition ratio of the mixed gas with (NO) were manufactured. That is, Fe (CO) 5 and Co (C
The total pressure of the mixed gas consisting of O) 3 (NO) is kept constant at 10 Torr, and the composition ratio (molar ratio) is changed to [Fe (C
O) 5 ] / {[Fe (CO) 5 ] + [Co (CO) 3 (NO)]} =
Samples of 0.5-1.0 were produced.
【0034】ICP発光元素分析によって、生成した鉄
−コバルト合金超微粒子中の鉄原子とコバルト原子の含
量を測定した。配合組成と生成物組成の関係を図5に示
す。図5よりFe(CO)5のモル%が85%以下のとき
(超微粒子中のFe原子%)=(0.95±0.01)×
(混合ガス中のFe(CO)5のモル%)の関係が、ま
た、Fe(CO)5のモル%が85%以上のとき(超微粒
子中のFe原子%)= (1.25±0.02)×(混合ガ
ス中のFe(CO)5のモル%)−25%の関係が得られ
る。この関係は、鉄−コバルト合金超微粒子の成分とし
てコバルトが混合ガスの組成比よりも約5%多く含まれ
ることを示している。The content of iron atoms and cobalt atoms in the produced iron-cobalt alloy ultrafine particles was measured by ICP emission elemental analysis. The relationship between the blended composition and the product composition is shown in FIG. From Fig. 5, when the mol% of Fe (CO) 5 is 85% or less
(Fe atomic% in ultrafine particles) = (0.95 ± 0.01) ×
The relationship of (mol% of Fe (CO) 5 in the mixed gas) is such that when the mol% of Fe (CO) 5 is 85% or more (Fe atomic% in ultrafine particles) = (1.25 ± 0 .02) × (mol% of Fe (CO) 5 in the mixed gas) −25%. This relationship indicates that cobalt is contained as a component of the iron-cobalt alloy ultrafine particles in an amount of about 5% more than the composition ratio of the mixed gas.
【0035】γ相とα相の鉄−コバルト合金超微粒子の
割合は、X線回折線の強度比から求めた。コバルトの含
有率に対するγ相とα相の割合を図6に示す。図7は鉄
−コバルト合金超微粒子中のコバルトの含有率と最大磁
化量;σm(外部磁場10kエルステッドにおける最大
磁化量で飽和磁化量とほぼ等しい)との関係を示す。磁
化量の測定は振動型磁力計(商品名VSM−3、東英工
業社製)を用いて行った。コバルト含有率5at〜13at
%程度まではコバルト含有量の増加とともにσmはやや
減少する。さらにコバルト含有率を20at%まで増加す
ると、σmは増加する。その後さらにコバルト含有率を
35at%まで増加するとσmは減少し、50at%まで増
加するとσmは再び増加する。The ratio of the γ-phase and α-phase iron-cobalt alloy ultrafine particles was determined from the intensity ratio of X-ray diffraction lines. FIG. 6 shows the ratios of the γ phase and the α phase to the cobalt content. FIG. 7 shows the relationship between the content ratio of cobalt in the ultrafine iron-cobalt alloy particles and the maximum magnetization amount; σ m (the maximum magnetization amount in an external magnetic field of 10 k Oersted and substantially equal to the saturation magnetization amount). The amount of magnetization was measured using a vibrating magnetometer (trade name VSM-3, manufactured by Toei Industry Co., Ltd.). Cobalt content 5at-13at
Up to about%, σ m decreases slightly with increasing cobalt content. Further, if the cobalt content is increased to 20 at%, σ m increases. Thereafter, when the cobalt content is further increased to 35 at%, σ m is decreased, and when it is increased to 50 at%, σ m is increased again.
【0036】この結果は、X線回折の結果とほぼ対応し
ている。すなわち、γ相が多くなるとσmは減少し、α
相が多くなるとσmは増加する。 (実施例2)実施例1において、照射容器として金属製
のチャンバーを用い、照射容器内部には、任意の場所に
薄膜形成用のガラス基板(直径100mm,厚さ1.2
mmの円盤状)を設置した以外は、実施例1と同様の方
法でFe(CO)5とCo(CO)3(NO)との二成分混
合ガスを原料ガスとしてTEA CO2レーザー照射に
よって誘電破壊を起こし、容器内に設置した基板表面上
にγ相の鉄−コバルト合金薄膜を製造した。This result almost corresponds to the result of X-ray diffraction. That is, as the γ phase increases, σ m decreases, and α
Σ m increases as the number of phases increases. (Example 2) In Example 1, a metal chamber was used as the irradiation container, and a glass substrate (diameter 100 mm, thickness 1.2 mm) for forming a thin film at an arbitrary location inside the irradiation container.
(disc-shaped mm) was installed in the same manner as in Example 1 except that a binary mixture gas of Fe (CO) 5 and Co (CO) 3 (NO) was used as a raw material gas by TEA CO 2 laser irradiation for dielectric breakdown. Then, a γ-phase iron-cobalt alloy thin film was produced on the surface of the substrate placed in the container.
【0037】使用した装置の概略を図8に示す。実施例
1とほぼ同様であり、原料ガスを流通するための原料ガ
ス導入用の入口と出口も付いている。また、基板は位置
及び角度を任意に変化できるステージ上に設置してある
ので、基板とレーザービームとの距離及び角度を任意に
設定できる。また、基板保持用のステージは−60℃か
ら300℃まで温度変化することもできる。本実施例に
おいては、基板とレーザービームとの距離を0.5c
m、基板用ステージを150℃に設定した。An outline of the apparatus used is shown in FIG. It is almost the same as that of the first embodiment, and is provided with an inlet and an outlet for introducing a raw material gas for circulating the raw material gas. Further, since the substrate is installed on the stage whose position and angle can be changed arbitrarily, the distance and angle between the substrate and the laser beam can be set arbitrarily. Further, the temperature of the stage for holding the substrate can be changed from -60 ° C to 300 ° C. In this embodiment, the distance between the substrate and the laser beam is 0.5c.
m, and the substrate stage was set at 150 ° C.
【0038】実施例1と同様の処理を行った後、基板を
照射容器から取り出し、ICP発光元素分析、透過型電
子顕微鏡観察、X線回折、メスバウアースペクトルなど
に加え、ESCAによる表面分析を行った。その結果こ
の薄膜は、10ナノメートルの均一厚さであり、γ相を
含んだ鉄−コバルト合金薄膜であることがわかった。こ
の時のパルスエネルギーは約0.2J、レーザーフルエ
ンスは約0.2J・cm-2、パルス幅は80ns FW
HM+1.3μs、レーザーの繰り返し速度は0.7H
zとした。Fe(CO)5とCo(CO)3(NO)とSF
6の組成比が1:1:1で全圧が10から50Torrの領
域ではおもにSF6赤外光増感分解によりγ相の鉄−コ
バルト合金が、三成分混合ガスに不活性ガス(ヘリウ
ム、アルゴンなど)を加えて全圧を数100Torrにする
と熱分解によりおもにα相の鉄−コバルト合金が生成し
た。 (実施例3)実施例1及び実施例2において、原料ガス
としてFe(CO)5とCo(CO)3(NO)とSF6の
三成分混合ガス(混合比5〜15:1:3〜20、全圧
5〜20Torr)を用い、かつTEA CO2レーザーを
レンズで集光することなく平行光で照射した以外は実施
例1及び2と同様な方法で鉄−コバルト合金超微粒子及
び薄膜を製造した。 (実施例4)実施例1及び実施例2において、原料ガス
としてFe(CO)5とCo(CO)3(NO)の二成分
に、不活性ガスとしてアルゴンを10〜500Torr添加
した混合ガスを用い、かつTEA CO2レーザーの代
わりにArFエキシマーレーザーを使用して平行光で照
射した(紫外光分解法)以外は、実施例1及び実施例2
と同様な方法で、各々鉄−コバルト合金超微粒子及び薄
膜を製造した。After the same treatment as in Example 1, the substrate was taken out of the irradiation container and subjected to surface analysis by ESCA in addition to ICP emission element analysis, transmission electron microscope observation, X-ray diffraction, Mossbauer spectrum and the like. It was As a result, it was found that this thin film was an iron-cobalt alloy thin film having a uniform thickness of 10 nanometers and containing a γ phase. The pulse energy at this time is about 0.2 J, the laser fluence is about 0.2 J · cm -2 , and the pulse width is 80 ns FW.
HM + 1.3μs, laser repetition rate is 0.7H
z. Fe (CO) 5 and Co (CO) 3 (NO) and SF
In the region where the composition ratio of 6 is 1: 1: 1 and the total pressure is in the range of 10 to 50 Torr, the γ-phase iron-cobalt alloy is mainly produced by SF6 infrared photosensitized decomposition, and the inert gas (helium, argon) is added to the ternary mixed gas. Etc.) and the total pressure is set to several hundred Torr, the α-phase iron-cobalt alloy is mainly produced by thermal decomposition. (Example 3) In Example 1 and Example 2, as a raw material gas, a three-component mixed gas of Fe (CO) 5 , Co (CO) 3 (NO) and SF6 (mixing ratio 5 to 15: 1: 3 to 20). , Total pressure 5 to 20 Torr), and iron-cobalt alloy ultrafine particles and a thin film were manufactured by the same method as in Examples 1 and 2 except that the TEA CO2 laser was irradiated with parallel light without focusing with a lens. . (Example 4) In Example 1 and Example 2, a mixed gas obtained by adding 10 to 500 Torr of argon as an inert gas to two components of Fe (CO) 5 and Co (CO) 3 (NO) as a source gas. Example 1 and Example 2 except that it was used and irradiated with parallel light using an ArF excimer laser instead of a TEA CO2 laser (ultraviolet photolysis).
An iron-cobalt alloy ultrafine particle and a thin film were respectively manufactured by the same method as described above.
【0039】この時のパルスエネルギーは約0.1J、
レーザーフルエンスは約0.2Jcm-2、パルス幅は2
0ns FWHM、レーザーの繰り返し速度は30Hz
とした。鉄−コバルト合金の組成は原料ガスの圧力と組
成、レーザー照射条件に依存したが、γ相の生成量は組
成比で10〜60at%程度で、赤外レーザーを使用した
場合と同様に、おもにγ相の鉄−コバルト合金超微粒子
及び薄膜が得られた。 (実施例5)実施例2、3及び4において、基板とし
て、室温で面心立方構造である銅のメッキ処理を行った
アルミ基板を用いた以外は、実施例2、3及び4と同様
な方法で、鉄−コバルト合金薄膜を製造した。The pulse energy at this time is about 0.1 J,
Laser fluence is about 0.2Jcm - 2, pulse width 2
0ns FWHM, laser repetition rate is 30Hz
And The composition of the iron-cobalt alloy depended on the pressure and composition of the raw material gas and the laser irradiation conditions, but the amount of γ phase produced was about 10 to 60 at% in terms of composition ratio, which was mainly the same as when using an infrared laser. γ-phase iron-cobalt alloy ultrafine particles and thin films were obtained. (Embodiment 5) Similar to Embodiments 2, 3 and 4, except that an aluminum substrate plated with copper having a face-centered cubic structure at room temperature is used as the substrate. The method produced an iron-cobalt alloy thin film.
【0040】この方法では、おもにγ相の鉄−コバルト
合金薄膜が得られた。 (実施例6)実施例2、3及び4において、基板の温度
を100℃に保持した以外は、実施例2、3及び4と同
様な方法で、鉄−コバルト合金薄膜を製造した。この方
法では、おもにγ相の鉄−コバルト合金薄膜が得られ
た。 (実施例7)実施例1において、原料ガスとして8Torr
のFe(CO)5と0.5TorrのCr(CO)6の混合ガス
を用いた以外は実施例1と同様な方法でγ相の鉄−クロ
ム合金超微粒子を製造した。By this method, a γ-phase iron-cobalt alloy thin film was obtained mainly. Example 6 An iron-cobalt alloy thin film was manufactured in the same manner as in Examples 2, 3 and 4, except that the temperature of the substrate was maintained at 100 ° C. in Examples 2, 3 and 4. By this method, a γ-phase iron-cobalt alloy thin film was obtained mainly. (Example 7) In Example 1, 8 Torr was used as a raw material gas.
Γ-phase iron-chromium alloy ultrafine particles were produced in the same manner as in Example 1 except that a mixed gas of Fe (CO) 5 and 0.5 Torr of Cr (CO) 6 was used.
【0041】得られた鉄−クロム合金超微粒子をICP
発光元素分析によって分析したところ、クロムの含有率
は6at%であった。この鉄−クロム合金超微粒子のX線
回折図形を図9に示した。図9に示すように回折図形
は、おもに面心立方構造(γ相)と体心立方構造(α
相)の回折線及び少量の鉄酸化物やクロム酸化物の回折
線よりなる。最も強い回折線の回折角は、γ鉄の回折線
の回折角(2θ=43.40±0.06°)とほぼ一致
するので、本来高温安定相のγ相の鉄−クロム合金超微
粒子による。また、他の回折線の回折角はα鉄の2θ=
44.66±0.02°と一致したので、α相の鉄−コ
バルト合金超微粒子であることがわかった。すなわち、
鉄結晶格子への6at%程度のクロム原子が侵入しても、
回折線の回折角はあまり変化しないことがわかる。γ相
とα相の鉄−クロム合金超微粒子の割合は、X線回折線
の強度比から求めるとγ相:α相=63:37であっ
た。The obtained iron-chromium alloy ultrafine particles were subjected to ICP.
When analyzed by light emitting elemental analysis, the chromium content was 6 at%. The X-ray diffraction pattern of the iron-chromium alloy ultrafine particles is shown in FIG. As shown in FIG. 9, the diffraction pattern is mainly composed of a face-centered cubic structure (γ phase) and a body-centered cubic structure (α phase).
Phase) and a small amount of iron oxide and chromium oxide diffraction lines. The diffraction angle of the strongest diffraction line is almost the same as the diffraction angle of the diffraction line of γ-iron (2θ = 43.40 ± 0.06 °). . The diffraction angles of other diffraction lines are 2θ = for α iron.
Since it coincided with 44.66 ± 0.02 °, it was found to be an α-phase iron-cobalt alloy ultrafine particle. That is,
Even if about 6 at% of chromium atoms penetrate into the iron crystal lattice,
It can be seen that the diffraction angle of the diffraction line does not change much. The ratio of the iron-chromium alloy ultrafine particles of the γ phase and the α phase was γ phase: α phase = 63: 37 when calculated from the intensity ratio of X-ray diffraction lines.
【0042】次に透過型電子顕微鏡による観察の結果、
鉄−クロム合金超微粒子は球状であり、平均粒径は10
0オングストロームで、粒径の分布は均一であった。得
られたクロム含有率6at%の鉄−クロム合金超微粒子の
磁性を測定したところ、最大磁化量σm=9.4emu
/g、保磁力Hc=200エルステッドであった。 (実施例8)実施例1において、原料ガスとして8Torr
のFe(CO)5と0.05TorrのMo(CO)6の混合ガ
スを用いた以外は実施例1と同様な方法でγ相の鉄−モ
リブデン合金超微粒子を製造した。Next, as a result of observation with a transmission electron microscope,
The iron-chromium alloy ultrafine particles are spherical and have an average particle size of 10
At 0 Å, the particle size distribution was uniform. When the magnetism of the obtained iron-chromium alloy ultrafine particles having a chromium content of 6 at% was measured, the maximum magnetization amount σ m = 9.4 emu.
/ G, and a coercive force H c = 200 Oe. (Example 8) In Example 1, 8 Torr was used as a source gas.
Γ-phase iron-molybdenum alloy ultrafine particles were manufactured in the same manner as in Example 1 except that a mixed gas of Fe (CO) 5 of No. 5 and Mo (CO) 6 of 0.05 Torr was used.
【0043】得られた鉄−モリブデン合金超微粒子をI
CP発光元素分析によって分析したところ、モリブデン
の含有率は0.6at%であった。この鉄−モリブデン合
金超微粒子のX線回折図形を図10に示した。図10に
示すように回折図形は、おもに面心立方構造(γ相)と
体心立方構造(α相)の回折線及び少量の鉄酸化物やク
ロム酸化物の回折線よりなる。最も強い回折線の回折角
は、γ鉄の回折線の回折角(2θ=43.40±0.0
6°)とほぼ一致するので(43.33°)、本来高温
安定相のγ相の鉄−モリブデン合金超微粒子による。ま
た、他の回折線の回折角はα鉄の2θ=44.66±
0.02°と一致するので、α相の鉄−モリブデン合金
超微粒子であることがわかった。すなわち、鉄結晶格子
への0.6at%程度のモリブデン原子が侵入しても、回
折線の回折角はあまり変化しないことがわかる。γ相と
α相の鉄−モリブデン合金超微粒子の割合は、X線回折
線の強度比から求めるとγ相:α相=7:3であった。The obtained iron-molybdenum alloy ultrafine particles were added to I
When analyzed by CP emission elemental analysis, the molybdenum content was 0.6 at%. The X-ray diffraction pattern of the ultrafine iron-molybdenum alloy particles is shown in FIG. As shown in FIG. 10, the diffraction pattern is mainly composed of diffraction lines of face-centered cubic structure (γ phase) and body-centered cubic structure (α phase) and a small amount of diffraction lines of iron oxide and chromium oxide. The diffraction angle of the strongest diffraction line is the diffraction angle of the diffraction line of γ-iron (2θ = 43.40 ± 0.0
6 °) is almost the same (43.33 °), which is due to the γ-phase ultrafine particles of iron-molybdenum alloy, which is originally a stable phase at high temperature. The diffraction angles of other diffraction lines are 2θ of α iron = 44.66 ±
Since it coincided with 0.02 °, it was found that the particles were α-phase iron-molybdenum alloy ultrafine particles. That is, it can be seen that the diffraction angle of the diffraction line does not change much even if about 0.6 at% of molybdenum atoms penetrate into the iron crystal lattice. The ratio of the γ-phase and α-phase ultrafine iron-molybdenum alloy particles was γ phase: α phase = 7: 3 when calculated from the intensity ratio of X-ray diffraction lines.
【0044】次に透過型電子顕微鏡(TEM)による観
察の結果、鉄−モリブデン合金超微粒子は球状であり、
平均粒径は100オングストロームで、粒径の分布は均
一であった。得られたモリブデン含有率0.6at%の鉄
−モリブデン合金超微粒子の磁性を測定したところ、σ
m=26.9emu/g、Hc=250エルステッドであ
った。 (実施例9)実施例1において、原料ガスとして8Torr
のFe(CO)5と0.05TorrのW(CO)6の混合ガスを
用いた以外は実施例1と同様な方法でγ相の鉄−タング
ステン合金超微粒子を製造した。Next, as a result of observation with a transmission electron microscope (TEM), the ultrafine iron-molybdenum alloy particles are spherical,
The average particle size was 100 Å, and the particle size distribution was uniform. The magnetism of the obtained iron-molybdenum alloy ultrafine particles having a molybdenum content of 0.6 at% was measured.
m = 26.9emu / g, was H c = 250 Oe. (Example 9) In Example 1, 8 Torr as a source gas
Γ-phase iron-tungsten alloy ultrafine particles were produced in the same manner as in Example 1 except that a mixed gas of Fe (CO) 5 of No. 5 and W (CO) 6 of 0.05 Torr was used.
【0045】得られた鉄−タングステン合金超微粒子を
ICP発光元素分析によって分析したところ、タングス
テンの含有率は0.6at%であった。この鉄−タングス
テン合金超微粒子のX線回折図形を図11図に示した。
図11に示すように回折図形は、おもに面心立方構造
(γ相)と体心立方構造(α相)の回折線及び少量の鉄
酸化物やクロム酸化物の回折線よりなる。最も強い回折
線の回折角は、γ鉄の回折線の回折角(2θ=43.4
0±0.06°)とほぼ一致するので(43.26
°)、本来高温安定相のγ相の鉄−タングステン合金超
微粒子による。また、他の回折線の回折角はα鉄の2θ
=44.66±0.02°と一致するので、α相の鉄−
タングステン合金超微粒子であることがわかった。すな
わち、鉄結晶格子への0.6at%程度のタングステン原
子が侵入しても、回折線の回折角はあまり変化しないこ
とがわかる。γ相とα相の鉄−タングステン合金超微粒
子の割合は、X線回折線の強度比から求めるとγ相:α
相=4:1であった。When the obtained iron-tungsten alloy ultrafine particles were analyzed by ICP emission elemental analysis, the tungsten content was 0.6 at%. The X-ray diffraction pattern of the iron-tungsten alloy ultrafine particles is shown in FIG.
As shown in FIG. 11, the diffraction pattern is mainly composed of diffraction lines of face-centered cubic structure (γ phase) and body-centered cubic structure (α phase) and a small amount of diffraction lines of iron oxide and chromium oxide. The diffraction angle of the strongest diffraction line is the diffraction angle of the diffraction line of γ-iron (2θ = 43.4).
It is almost the same as 0 ± 0.06 ° (43.26
°), due to gamma-phase iron-tungsten alloy ultrafine particles, which is originally a stable phase at high temperature. The diffraction angles of other diffraction lines are 2θ of α iron.
= 44.66 ± 0.02 °, so α-phase iron −
It was found to be ultrafine tungsten alloy particles. That is, it can be seen that the diffraction angle of the diffraction line does not change much even if about 0.6 at% of tungsten atoms penetrate into the iron crystal lattice. The ratio of the iron-tungsten alloy ultrafine particles in the γ phase and the α phase is calculated from the intensity ratio of X-ray diffraction lines, and the γ phase: α
Phase = 4: 1.
【0046】次に透過型電子顕微鏡(TEM)による観
察の結果、鉄−タングステン合金超微粒子は球状であ
り、平均粒径は100オングストロームで、粒径の分布
は均一であった。得られたタングステン含有率0.6at
%の鉄−タングステン合金超微粒子の磁性を測定したと
ころ、σm=9.4emu/g、Hc=150エルステッ
ドであった。Next, as a result of observation with a transmission electron microscope (TEM), the ultrafine iron-tungsten alloy particles were spherical, the average particle size was 100 Å, and the particle size distribution was uniform. The obtained tungsten content rate is 0.6 at
%, The magnetism of the ultrafine iron-tungsten alloy particles was measured and found to be σ m = 9.4 emu / g and H c = 150 oersted.
【0047】[0047]
【発明の効果】本発明の遷移金属合金の製造方法によれ
ば、遷移金属と任意な金属との合金を製造することがで
きる。また、本発明の方法によれば、粒径が10nm程
度で粒径がよく揃った微粒子及び厚さがナノメートル程
度の均一な薄膜の形状を有する遷移金属合金を製造する
ことができる。According to the method for producing a transition metal alloy of the present invention, an alloy of a transition metal and an arbitrary metal can be produced. Further, according to the method of the present invention, it is possible to manufacture a fine particle having a particle diameter of about 10 nm and a uniform particle diameter, and a transition metal alloy having a uniform thin film shape having a thickness of about nanometer.
【0048】さらに、本発明の方法によれば、従来法で
は製造することができない高温安定相の遷移金属合金
や、新規な遷移金属合金を製造できる。例えば、本発明
の方法により、従来法で製造された通常の遷移金属合金
とは構造、磁性などの性質が異なる遷移金属合金を製造
することができる。本発明の方法により製造された遷移
金属合金は新しい磁性材料、センサー、メモリー、複合
材料などのほか、この遷移金属合金の形状が超微粒子或
いは薄膜であることを利用して触媒、焼結、電子材料な
ど多くの分野への応用の可能性がある。Further, according to the method of the present invention, it is possible to produce a transition metal alloy having a high temperature stable phase and a novel transition metal alloy which cannot be produced by the conventional method. For example, the method of the present invention can produce a transition metal alloy having properties such as structure and magnetism that are different from those of a conventional transition metal alloy produced by a conventional method. The transition metal alloy produced by the method of the present invention is used for a new magnetic material, sensor, memory, composite material, etc., and also because the shape of the transition metal alloy is ultrafine particles or a thin film, it can be used for catalyst, sintering, electron There are potential applications in many fields such as materials.
【図1】図1は、本発明の実施例1に用いた装置の概略
図である。FIG. 1 is a schematic view of an apparatus used in Example 1 of the present invention.
【図2】図2は、本発明の実施例1で得られた鉄−コバ
ルト合金超微粒子のX線回折図形を示す図表である。FIG. 2 is a table showing an X-ray diffraction pattern of iron-cobalt alloy ultrafine particles obtained in Example 1 of the present invention.
【図3】図3は、本発明の実施例1で得られた鉄−コバ
ルト合金超微粒子の粒径分布を示す図表である。FIG. 3 is a table showing the particle size distribution of iron-cobalt alloy ultrafine particles obtained in Example 1 of the present invention.
【図4】図4は、本発明の実施例1で得られた鉄−コバ
ルト合金超微粒子の室温での57Feメスバウアースペク
トルを示す図表である。FIG. 4 is a chart showing a 57 Fe Moessbauer spectrum at room temperature of iron-cobalt alloy ultrafine particles obtained in Example 1 of the present invention.
【図5】図5は、本発明の実施例1で得られた鉄−コバ
ルト合金超微粒子中の鉄原子とコバルト原子の含量と原
料の混合ガス中の組成比([Fe(CO)5]/([Fe(C
O)5]+[Co(CO)3(NO)]))との関係を示す図表であ
る。FIG. 5 shows the content of iron atoms and cobalt atoms in the iron-cobalt alloy ultrafine particles obtained in Example 1 of the present invention and the composition ratio ([Fe (CO) 5 ] in the mixed gas of the raw materials. / ([Fe (C
O) 5 ] + [Co (CO) 3 (NO)])).
【図6】図6は、本発明の実施例1で得られた鉄−コバ
ルト合金超微粒子中のγ相の組成比とコバルト原子の含
有率との関係を示す図表である。FIG. 6 is a chart showing the relationship between the composition ratio of the γ phase and the content of cobalt atoms in the iron-cobalt alloy ultrafine particles obtained in Example 1 of the present invention.
【図7】図7は、本発明の実施例1で得られた鉄−コバ
ルト合金超微粒子の飽和磁化量とコバルト原子の含有率
との関係を示す図表である。FIG. 7 is a chart showing the relationship between the saturation magnetization and the content of cobalt atoms in the iron-cobalt alloy ultrafine particles obtained in Example 1 of the present invention.
【図8】図8は、本発明の実施例2に用いた装置の概略
図である。FIG. 8 is a schematic view of an apparatus used in Example 2 of the present invention.
【図9】図9は、本発明の実施例7で得られた鉄−クロ
ム合金超微粒子のX線回折図形を示す図表である。FIG. 9 is a table showing an X-ray diffraction pattern of iron-chromium alloy ultrafine particles obtained in Example 7 of the present invention.
【図10】図10は、本発明の実施例8で得られた鉄−
モリブデン合金超微粒子のX線回折図形を示す図表であ
る。FIG. 10 shows the iron-obtained in Example 8 of the present invention.
4 is a chart showing an X-ray diffraction pattern of molybdenum alloy ultrafine particles.
【図11】図11は、本発明の実施例9で得られた鉄−
タングステン合金超微粒子のX線回折図形を示す図表で
ある。FIG. 11 shows the iron obtained in Example 9 of the present invention.
4 is a chart showing an X-ray diffraction pattern of ultrafine tungsten alloy particles.
1 CO2パルスレーザー、 2 レーザー光 3 絞り板 4 BaF2レンズ 5 照射容器(円筒型パイレックスガラス又は金属製の
チャンバー) 6 試料気体 7 KBr又はNaCl製窓板 8 ガス導入口 9 ガス排出口 10 超微粒子補集器 11 基板設置用温度可変ステージ 12 薄膜形成用の基板1 CO 2 pulse laser, 2 laser light 3 diaphragm plate 4 BaF 2 lens 5 irradiation container (cylindrical Pyrex glass or metal chamber) 6 sample gas 7 KBr or NaCl window plate 8 gas inlet port 9 gas outlet port 10 ultrafine particles Collector 11 Temperature variable stage for substrate installation 12 Substrate for thin film formation
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C23C 16/48 7325−4K (72)発明者 宮原 鉄洲 千葉県佐倉市六崎1550−2−2−104─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification number Reference number within the agency FI Technical display location C23C 16/48 7325-4K (72) Inventor Tetsusu Miyahara 1550-2-2, Rokuzaki, Sakura City, Chiba Prefecture −104
Claims (11)
合物に光を照射することによって、二種以上の遷移金属
を含有する合金を製造する方法。1. A method for producing an alloy containing two or more transition metals by irradiating a mixture containing two or more transition metal compounds with light.
法。2. The method according to claim 1, wherein the mixture is in a gaseous state.
記載の方法。3. The alloy produced has a γ phase.
The method described.
求項1記載の方法。4. The method according to claim 1, which comprises an iron compound as the transition metal compound.
合物に赤外光増感剤を添加する請求項1〜4のいずれか
1項記載の方法。5. The method according to claim 1, wherein the infrared photosensitizer is added to the mixture containing two or more kinds of transition metal compounds.
光、紫外レーザー光、短波長紫外レーザー光、VUVラ
マンレーザー光及び/又はXUV固体レーザー光である
請求項1記載の方法。6. The method according to claim 1, wherein the irradiation light is infrared laser light, visible laser light, ultraviolet laser light, short wavelength ultraviolet laser light, VUV Raman laser light and / or XUV solid laser light.
の形状を有する請求項1記載の方法。7. The method according to claim 1, wherein the alloy produced has the form of fine particles, powder or a thin film.
面に遷移金属合金の微粒子、粉末又は薄膜を堆積させる
請求項7記載の方法。8. The method according to claim 7, wherein a substrate is placed in a reaction vessel, and fine particles, powder or thin film of a transition metal alloy is deposited on the surface of the substrate.
面処理を行う請求項7記載の方法。9. The method according to claim 7, wherein the substrate is surface-treated by machining or plating in advance.
記載の方法。10. The substrate surface is heated or cooled.
The method described.
方法によって得られた遷移金属合金粒子又は薄膜。11. A transition metal alloy particle or thin film obtained by the method according to claim 1.
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