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研究活動

ThMn12構造希土類化合物の磁性と新磁石化合物の探索

粉体粉末冶金協会平成28年度春季大会

2016年5月25日(水)

三宅隆

概要

平山らによるNdFe12Nx膜の合成以来、ThMn12構造鉄基希土類化合物が再び注目を集めている。この物質群は熱力学的安定性のために鉄サイトの一部を第三元素で置換する必要があるが、その濃度が低い場合に高飽和磁化が期待される。また侵入型窒素原子の導入により、磁化とキュリー温度が上昇し、結晶磁気異方性も大きく変化する。本講演では、置換型の第三元素や侵入型の典型元素が磁性に与える影響を、第一原理計算に基づいて議論する。鉄の一部を3d遷移金属で置換すると磁化が変化するが、その変化量は置換元素に大きく依存する。また2bサイトの侵入型元素を、仮想的にBからFまで変えると、B,Cに比べてN,O,Fの場合に磁気モーメントが大きい。Bの場合は、軌道混成のために近傍の鉄サイトの磁気モーメントが減少し(コバルト化)、その周囲の鉄サイトの磁気モーメントが増大する。この効果と磁気体積効果の結果、全体の磁気モーメントが影響を受ける。典型元素の原子番号が大きくなると、典型元素と鉄の反結合軌道のエネルギー準位が下降する。窒素では多数スピン状態の一部が占有され(下図)、磁気モーメントが増大する。この混成軌道は希土類とも混成し、希土類と周囲の鉄サイトの磁気交換結合に影響する。

その他特記事項

ポスト「京」重点課題7、MI^2I、 ESICMM


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触媒・電池元素戦略拠点
触媒・電池元素戦略研究拠点 (京都大学)
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東工大元素戦略拠点 (東京工業大学)
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構造材料元素戦略研究拠点 (京都大学)
高効率モーター用磁性材料技術研究組合
高効率モーター用 磁性材料技術研究組合