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SUPER-MAGNETOSTRICTIVE THIN-FILM ELEMENT AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME

Patent code P110005863
Posted date Oct 21, 2011
Application number P2008-071678
Publication number P2009-231349A
Patent number P5240826
Date of filing Mar 19, 2008
Date of publication of application Oct 8, 2009
Date of registration Apr 12, 2013
Inventor
  • (In Japanese)清宮 照夫
  • (In Japanese)脇若 弘之
  • (In Japanese)牧村 美加
Applicant
  • (In Japanese)FDK株式会社
  • (In Japanese)長野県
  • (In Japanese)国立大学法人信州大学
Title SUPER-MAGNETOSTRICTIVE THIN-FILM ELEMENT AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME
Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To manufacture a super-magnetostrictive thin-film element to show higher magnetostrictive characteristics within a lower magnetic field by utilizing materials having less worry about an amount of deposits in future.

SOLUTION: In the super-magnetostrictive thin-film element including a substrate and a thin film of super-magnetostrictive material formed on the substrate, the thin film is formed of a super-magnetostrictive material of Sm-Fe system achieved by vapor growth in the composition of 15 at%≤Sm≤23 at%. Internal stress of the thin film is set equal to compression stress of 220 MPa to 130 MPa. On the occasion of vapor growth of the thin film formed of the super-magnetostrictive material, it is desirable that inert gas pressure is set to ≤0.7 Pa and heat treatment is conducted under the temperature of 200°C to 300°C during film formation or after formation thereof. Accordingly, magnetic distortion within the impressed magnetic field of 80 kA/m can be set to ≤-700 ppm.

Outline of related art and contending technology (In Japanese)


磁歪材料とは、外部からの磁界の作用によって形状そのものが変化する性質を有する材料のことをいい、このような磁歪材料は、逆に外部応力が加わると磁化が変化する性質を有する。そこで、このような磁気-変形(応力)の特性を利用して、各種センサやトランスジューサ、アクチュエータなどへの応用が試みられている。しかし、従来公知の磁歪材料は、その変形に伴うひずみ(磁歪定数)が非常に小さく(10-5~10-6程度)、そのため極く限られた分野の応用にとどまっていた。



ところが、最近、希土類-遷移金属化合物の中に、室温における磁歪定数が非常に大きな(10-3以上を示す)磁歪材料(「超磁歪材料」とも呼ばれている)が発見され、大きな変位を発生するアクチュエータの駆動源としての応用が期待されている。しかし、超磁歪材料は、主に単結晶や結晶配向されたバルク材料であるため、結晶制御技術を必要とするなど製造過程も複雑で、しかも大きな磁歪特性を発現させるためには大きな磁界が必要となる欠点があった。近年のアクチュエータやセンサの技術進歩は著しいが、従来技術のようにバルク材料を用いると形状の制約が大きく小型化に適さない。それに対して薄膜化すれば、様々な形状のデバイスへの応用が可能になることから、薄膜化に適した実用的な超磁歪薄膜材料の開発が進められている。



このような観点から、本発明者等によって、例えば、気相成長させたTb-Fe系の超磁歪薄膜素子(特許文献1)、あるいはTb-Fe-Co系の超磁歪薄膜素子(特許文献2)などが提案されている。しかし、これらは良好な特性を呈するものの、希土類元素においてTbは埋蔵量が極めて少なく非常に高価なため、使用量が少ない薄膜という形態といえども将来的に入手困難となる恐れがあるなど不安材料が多いことが問題となる。

【特許文献1】特開2002-335027号公報

【特許文献2】特開2005-340429号公報

Field of industrial application (In Japanese)


本発明は、基板上に気相成長させたSm(サマリウム)-Fe(鉄)系の超磁歪材料の薄膜からなる超磁歪薄膜素子及びその製造方法に関するものである。この超磁歪薄膜素子は、センサやアクチュエータなどとして有用である。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
基板と、該基板上に成膜した超磁歪材料の薄膜とを有する超磁歪薄膜素子において、前記薄膜は、気相成長させたSm-Fe系の超磁歪材料からなり、その組成が、15at%≦Sm≦23at%であり、薄膜の内部応力が220MPa~130MPaの圧縮応力になっていて、80kA/mの磁界印加時の磁気ひずみが-700ppm以下であることを特徴とする超磁歪薄膜素子。

【請求項2】
 
超磁歪材料の薄膜は、その磁化容易軸が基板面にほぼ平行に配向したものである請求項1記載の超磁歪薄膜素子。

【請求項3】
 
請求項1又は2記載の超磁歪薄膜素子を製造する方法であって、基板としてガラス基板を用い、スパッタ法により超磁歪材料からなる薄膜を気相成長させる際に、不活性ガス圧力を0.7Pa以下とする超磁歪薄膜素子の製造方法。

【請求項4】
 
超磁歪材料の薄膜の気相成長による成膜中もしくは成膜後に、200℃~300℃の温度で熱処理を行う請求項3記載の超磁歪薄膜素子の製造方法。
Industrial division
  • Solid device
  • (In Japanese)冶金、熱処理
  • Alloy
IPC(International Patent Classification)
Drawing

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JP2008071678thum.jpg
State of application right Right is in force


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