5861246 希土類薄膜磁石及びその製造方法並びに希土類薄膜磁石形成用ターゲット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5861246

(24)【登録日】2016年1月8日

(45)【発行日】2016年2月16日

(54)【発明の名称】希土類薄膜磁石及びその製造方法並びに希土類薄膜磁石形成用ターゲット

(51)【国際特許分類】

   H01F 1/057 20060101AFI20160202BHJP

   C23C 14/24 20060101ALI20160202BHJP

   C23C 14/58 20060101ALI20160202BHJP

   C23C 14/16 20060101ALI20160202BHJP

   H01F 10/14 20060101ALI20160202BHJP

   H01F 41/18 20060101ALI20160202BHJP

   C22C 38/00 20060101ALI20160202BHJP

   H01F 41/02 20060101ALI20160202BHJP

【ＦＩ】

   H01F1/04 H

   C23C14/24 E

   C23C14/58

   C23C14/16 D

   H01F10/14

   H01F41/18

   C22C38/00 303D

   H01F41/02 G

【請求項の数】4

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2014-115719(P2014-115719)

(22)【出願日】2014年6月4日

(65)【公開番号】特開2015-230944(P2015-230944A)

(43)【公開日】2015年12月21日

【審査請求日】2015年3月3日

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 下記（１）〜（３）の刊行物 （１）平成２５年１２月１１日（２０１３．１２．１１）に発行した「電気学会マグネティックス研究会資料」、Ｖｏｌ．ＭＡＧ−１３ Ｎｏ．１２２−１４０ Ｐａｇｅ．４７−５１（１／６−５／６）に発表、（表紙、目次、論文内容「高レーザエネルギー密度を用い作製したＮｂ−Ｆｅ−Ｂ＋α−Ｆｅナノコンポジット厚膜磁石の磁気特性」） （２）平成２６年１月（２０１４．１）に発行した「ＩＥＥＥ ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ ＯＮ ＭＡＧＮＥＴＩＣＳ」，ＶＯＬ．５０，ＮＯ．１，ＪＡＮＵＡＲＹ ２０１４に発表、（表紙、目次、論文内容「Ｎａｎｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅ Ｔｈｉｃｋ−Ｆｉｌｍ Ｍａｇｎｅｔｓ ｗｉｔｈ Ｎｂ−Ｆｅ−Ｂ＋α−Ｆｅ Ｐｈａｓｅｓ Ｐｒｅｐａｒｅｄ ｕｎｄｅｒ Ｈｉｇｈ Ｌａｓｅｒ Ｅｎｅｒｇｙ Ｄｅｎｓｉｔｙ」） （３）平成２６年３月１８日（２０１４．３．１８）に発行した「平成２６年電気学会全国大会資料」、講演番号２−１３８に発表、（表紙、目次、論文内容「等方性Ｎｂ−Ｆｅ−Ｂ＋α−Ｆｅ系ナノコンポジット厚膜磁石の諸特性に及ぼすレーザ照射条件の影響」）

【早期審査対象出願】

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】502362758

【氏名又は名称】ＪＸ日鉱日石金属株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100173901

【弁理士】

【氏名又は名称】小越 一輝

(72)【発明者】

【氏名】中野 正基

(72)【発明者】

【氏名】福永 博俊

(72)【発明者】

【氏名】柳井 武志

(72)【発明者】

【氏名】板倉 賢

(72)【発明者】

【氏名】澤渡 広信

【審査官】 堀 拓也

(56)【参考文献】

【文献】 H.FUKUNAGA et al.，Effect of laser beam parameters on magnetic properties of Nd-Fe-B thick-film magnets fabricated by pulsed laser deposition，Journal of Applied Physics，米国，American Institute of Physics，２０１１年 ４月１３日，Volume 109/issue 7，pages 07A758-1 - 07A758-3，ＵＲＬ，http://scitation.aip.org/content/aip/journal/jap/109/7/10.1063/1.3566080

【文献】 佐藤 卓，ナノ結晶構造を持つ軟質および硬質磁性材料における保持力機構の解析，筑波大学大学院博士課程 数理物質科学研究科博士論文，日本，筑波大学大学院，２０１２年 ２月，第91-98頁，ＵＲＬ，http://jairo.nii.ac.jp/0025/00031560/en

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｆ １／０５７

Ｃ２２Ｃ ３８／００

Ｃ２３Ｃ １４／１６

Ｃ２３Ｃ １４／２４

Ｃ２３Ｃ １４／５８

Ｈ０１Ｆ １０／１４

Ｈ０１Ｆ ４１／０２

Ｈ０１Ｆ ４１／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

Ｎｄ、Ｆｅ、Ｂを必須成分とする希土類薄膜磁石であって、α−Ｆｅ相とＮｄ_２Ｆｅ_１４Ｂ相とが三次元的に交互に配列した組織からなり、各相の平均結晶粒径が１０〜３０ｎｍであり、膜厚が５μｍ以上、残留磁化が０．９９Ｔ以上、１．０５Ｔ以下、保磁力が３８０ｋＡ／ｍ以上、４５０ｋＡ／ｍ以下、最大エネルギー積（ＢＨ）_ｍａｘが９０ｋＪ／ｍ^３以上、１３０ｋＪ／ｍ^３以下であることを特徴とする希土類薄膜磁石。

【請求項2】

Ｎｄ_ｘＦｅ_１４Ｂ（但し、Ｘは１．８〜２．７を満たす数）からなる希土類薄膜磁石形成用ターゲットを用い、パルスレーザーデポジション法により希土類薄膜を成膜する工程、成膜した希土類薄膜を熱処理して結晶化させる工程、結晶化した希土類薄膜を着磁して希土類薄膜磁石を作製する工程、とからなり、希土類薄膜を成膜する工程において、レーザービームを集光レンズを通してターゲット表面に集光させることで、ターゲット表面でのパルスレーザー強度密度を１０〜１０００Ｊ／ｃｍ^２とすることを特徴とする希土類薄膜磁石の製造方法。

【請求項3】

希土類薄膜を結晶化させる工程において、７〜９ｋＷ、時間が１〜５秒の条件で熱処理することを特徴とする請求項２記載の希土類薄膜磁石の製造方法。

【請求項4】

希土類薄膜を結晶化させる工程において、５００〜８００℃の条件で熱処理することを特徴とする請求項２記載の希土類薄膜磁石の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、パルスレーザーデポジション法（ＰＬＤ法）によって形成した希土類薄膜磁石及びその製造方法並びに希土類薄膜磁石を作製するためのターゲットに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、電子機器の軽薄短小化に伴い、優れた磁気特性を有する希土類磁石の小型化、高性能化が進められている。中でも、ネオジム-鉄-ホウ素（Ｎｄ-Ｆｅ-Ｂ）系磁石は、現有の磁石の中で最も高い最大エネルギー積を有することから、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）やエナジーハーベスト（環境発電）などのエネルギー分野や、医療機器分野などへの応用が期待されている。

【0003】

このような希土類磁石の薄膜は、スパッタリング法（特許文献１、非特許文献１）やパルスレーザーデポジション法（特許文献２、非特許文献２）などのＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）法（非特許文献３）を用いて作製することが知られている。例えば特許文献２には、パルスＹＡＧレーザーを用いたレーザーアブレーション法によって、ターゲットと膜との間に優れた組成転写性があり、また、成膜速度がスパッタリング法に比べて１桁以上も高いＮｄ₂Ｆｅ₁₄Ｂ相を主とするＮｄ-Ｆｅ-Ｂ系薄膜が得られることが記載されている。

【0004】

このような方法で作製した希土類薄膜の磁石は、保磁力：約１０００ｋＡ／ｍ、残留磁化：０．６Ｔ、最大エネルギー積（ＢＨ）_ｍａｘ：６０ｋＪ／ｍ^３の値をとることが報告されている（非特許文献４）。しかし、これらの数値の中でも残留磁化ならびに最大エネルギー積は、まだ実用化可能な磁気特性とは言えず、例えば小型のモーターを駆動するのに十分でないため、更なる磁気特性の改善が強く要求されている。

【0005】

薄膜特性の改善方法の一つとして、α−Ｆｅ軟磁性相とＮｄ_２Ｆｅ_１４Ｂ硬磁性相とを複合化したナノコンポジット構造化が有効である。この構造の薄膜磁石は、数ｎｍ〜数十ｎｍの大きさの結晶粒をそれぞれ有する軟磁性相と硬磁性相を薄膜の組織内に共存させて両相の磁気特性を交換結合させることにより、低い磁界での軟磁性相の磁化反転が妨げられ、あたかも硬磁性相単相のように振る舞うことができる。

【0006】

ナノコンポジット膜の種類としては、α−Ｆｅ軟磁性相とＮｄ_２Ｆｅ_１４Ｂ硬磁性相を二次元的に交互に積層して、多層化した積層型ナノコンポジット膜と呼ばれるものと、膜内にα−Ｆｅ軟磁性相とＮｄ_２Ｆｅ_１４Ｂ硬磁性相を三次元的にランダムに分散させた分散型ナノコンポジット膜と呼ばれるものの２種類がある。前者については、パルスレーザーデポジション法でＮｄ_２Ｆｅ_１４Ｂ／α−Ｆｅを周期的に８００層積層し、厚さが約１０μｍの多層膜を成膜すること、またそれにより、最大エネルギー積が９０ｋＪ／ｍ^３を達成したことが開示されている（非特許文献５）。

【0007】

しかしながら、このような方法で作製したナノコンポジット膜は、パルスレーザーデポジション特有のドロップレットが膜表面に堆積して凹凸が生じるため、積層数が多くなるにつれて軟磁性相と硬磁性相の界面における組成変化の急峻性が次第に低下し、この結果、薄膜の磁気特性の劣化が懸念される。

【0008】

後者については、非特許文献６にマグネトロンスパッタリング法によりＮｄ_２Ｆｅ_１４Ｂ／α−Ｆｅの分散型ナノコンポジット膜の成膜、及び熱処理することが記載されている（非特許文献６）。しかし、この方法で作製した分散型ナノコンポジット膜はまだ十分な磁気特性は得られていない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】特開２０１２−２０７２７４号公報

【特許文献2】特開２００９−０９１６１３号公報

【非特許文献】

【0010】

【非特許文献1】N.M.Dempsey, A.Walther, F.May, D.Givord, K.Khlopkov O.Gutfeisch: Appl.Phys.Lett. 90( 2007) 092509-1-092509-3.

【非特許文献2】H.Fukunaga, T.Kamikawatoko, M.Nakano,T. Yanai F.Yamashita: J.Appl.Phys. 109 (2011) 07A758-1-07A758-3.

【非特許文献3】G. Rieger, J. Wecker, W. Rodewalt, W. Scatter, Fe.-W. Bach, T.Duda and W.Unterberg: J.Appl.Phys. 87(2000) 5329-5331.

【非特許文献4】M.Nakano, S.Sato, F.Yamashita, T.Honda, J. Yamasaki, K.Ishiyama, M.Itakura, J.Fidler, T.Yanai, H.Fukunaga: IEEE Trans.Magn. 43(2007) 2672-2676.

【非特許文献5】H.Fukunaga, H.Nakayama, T.Kamikawamoto, T.Yanai, M.Nakano, F.Yamashita, S.Ohta, M.Itakura, M.Nishida: J. Phys. Conf. Ser. 266 (2011) 012027-1-012027-5.

【非特許文献6】石曽根, 野村, 加藤, 宮崎, 本河: 日本応用磁気学会誌 24(2000)423-426.

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

本発明は、良好な磁気特性を有し、量産性・再現性に優れた、α−Ｆｅ相とＮｄ_２Ｆｅ_１４Ｂ相とが三次元的に交互配列したナノコンポジット構造を有する希土類薄膜磁石及びその製造方法並びに希土類薄膜磁石を作製するためのターゲットを提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0012】

上記の課題を解決するために、本発明者らは鋭意研究を行った結果、パルスレーザーデポジション法による成膜で使用するターゲットの組成及びパルスレーザー強度密度を最適化することにより、単相からなる１枚のターゲットから、α−Ｆｅ相とＮｄ_２Ｆｅ_１４Ｂ相とが三次元的に交互配列したナノコンポジット構造を有する希土類薄膜を成膜できるとの知見を得た。本発明におけるナノコンポジット構造とは、磁化の高い軟磁性相であるα−Ｆｅ相と保磁力を発現する硬磁性相であるＮｄ_２Ｆｅ_１４Ｂ相が数十ｎｍのオーダーの平均結晶粒径で三次元的に交互配列した構造を意味する。その構造の模式図を図１に示す。

【0013】

このような知見に基づき、本発明は、以下の手段を提供する。
１）Ｎｄ、Ｆｅ、Ｂを必須成分とする希土類薄膜磁石であって、α−Ｆｅ相とＮｄ_２Ｆｅ_１４Ｂ相とが三次元的に交互配列した組織からなり、各相の平均結晶粒径が１０〜３０ｎｍであることを特徴とする希土類薄膜磁石。
２）膜厚が５μｍ以上であり、最大エネルギー積（ＢＨ）_ｍａｘが９０kＪ／ｍ³以上、１３０kＪ／ｍ³以下であることを特徴とする上記１）記載の希土類薄膜磁石。
３）Ｎｄ_ｘＦｅ_１４Ｂ（但し、Ｘは１．８〜２．７を満たす数）からなることを特徴とする希土類薄膜磁石形成用ターゲット。
４）Ｎｄ、Ｆｅ、Ｂを必須成分とし、α−Ｆｅ相とＮｄ_２Ｆｅ_１４Ｂ相とが三次元的に交互配列した組織からなり、各相の平均結晶粒径が１０〜３０ｎｍである希土類薄膜磁石を、パルスレーザーデポジション法によって形成するための上記３）記載の希土類薄膜磁石形成用ターゲット。
５）上記３）又は４）に記載のターゲットを用いてパルスレーザーデポジション法により希土類薄膜を成膜する工程、成膜した希土類薄膜を熱処理して結晶化させる工程、結晶化した希土類薄膜を着磁して希土類薄膜磁石を作製する工程、とからなることを特徴とする希土類薄膜磁石の製造方法。
６）希土類薄膜を成膜する工程において、パルスレーザー強度密度を１〜１０００Ｊ／ｃｍ^２とすることを特徴とする上記５）記載の希土類薄膜磁石の製造方法。
７）希土類薄膜を結晶化させる工程において、７〜９ｋＷ、時間が１〜５秒の条件で熱処理することを特徴とする上記５）又は６）に記載の希土類薄膜磁石の製造方法。

【発明の効果】

【0014】

本発明は、パルスレーザーデポジション法により、α−Ｆｅ相とＮｄ_２Ｆｅ_１４Ｂ相とが三次元的に交互配列したナノコンポジット構造の希土類薄膜磁石を作製することができる。そして、得られる希土類薄膜磁石は、良好な磁気特性を示すという優れた効果を有する。また、本発明は、単相からなる１枚のターゲットから、前記ナノコンポジット構造の希土類薄膜磁石を安定して成膜することができるので、製造コストの点から生産性を向上できるという優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の希土類薄膜磁石の組織を示す模式図である。

【図2】実施例１の希土類薄膜磁石のＭ−Ｈ特性図である。

【図3】実施例１の熱処理前後における希土類薄膜磁石のＸ線回折図である。

【図4】実施例１の熱処理後の組織のＴＥＭ明視野像と対応するＳＡＤ（Selected area diffraction ）図形である。

【図5】実施例１の希土類薄膜磁石中のα−Ｆｅ結晶粒とＮｄ_２Ｆｅ_１４Ｂ結晶粒の分布図である。

【図6】実施例２の希土類薄膜磁石のＭ−Ｈ特性図である。

【図7】実施例３の希土類薄膜磁石のＭ−Ｈ特性図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

本発明の希土類薄膜磁石は、Ｎｄ（ネオジム）、Ｆｅ（鉄）及びＢ（ボロン）を必須成分として含有し、図１に示すようにα−Ｆｅ相（図1中で黒色部分）とＮｄ_２Ｆｅ_１４Ｂ相（図１中で灰色部分）が三次元的に交互配列した組織のナノコンポジット構造を有し、α−Ｆｅ相及びＮｄ_２Ｆｅ_１４Ｂ相の平均結晶粒径が１０〜３０ｎｍであることを特徴とするものである。

【0017】

α−Ｆｅ相は、孤立粒子を仮定すると１０ｎｍ未満になると超常磁性状態に近づく。一方、平均結晶粒径が３０ｎｍを超えると、Ｎｄ_２Ｆｅ_１４Ｂ相との交換結合が低下するとともに、磁化反転のピンニング効果の役目をする軟磁性相のα−Ｆｅ結晶粒同士の粒界の減少や、α−Ｆｅ結晶粒とＮｄ_２Ｆｅ_１４Ｂ結晶粒との粒界の存在比率が減少するため、保磁力が低下する。したがって、α−Ｆｅ相の平均結晶粒径は上記数値範囲とする。
また、Ｎｄ_２Ｆｅ_１４Ｂ相の単磁区結晶粒サイズが２４０ｎｍ程度であるため、単磁区結晶粒サイズ以下であることが前提であると共に、前述の通り、隣り合うα−Ｆｅ相の平均結晶粒径が１０〜３０ｎｍであるため、これ以上の大きさの平均結晶粒径では、α−Ｆｅ相と不揃いが発生して交換結合が低下する。したがって、Ｎｄ_２Ｆｅ_１４Ｂ相の平均結晶粒径は上記の数値範囲とする。

【0018】

各相の平均結晶粒径は、パルスレーザーデポジション法によってα−Ｆｅ相とＮｄ_２Ｆｅ_１４Ｂアモルファス相を作製し、その後、熱処理によりＮｄ_２Ｆｅ_１４Ｂアモルファス相を結晶化させた組織について、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ：Transmission Electron Microscope）による観察を行い、そのＴＥＭ観察により得られた筋状組織の暗視野像の短い結晶軸方向の軸の長さを短軸径として分布を取り、該短軸径の長さを算術平均径（個数平均径）として、算出して求める。

【0019】

本発明の希土類薄膜磁石は、膜厚が５μｍ以上であって、最大エネルギー積（ＢＨ）_ｍａｘが９０ｋＪ／ｍ^３以上あることを特徴とする。膜厚５μｍ以上にする理由は、（１）小さな電子デバイスに応用した際にある程度の領域に磁界を発生する必要があるため、（２）面内方向長さと面直方向の長さ（膜厚）との寸法比が高くなると、反磁界の影響により、膜表面から垂直方向の外部に十分な磁界を取り出す事が困難となるためである。理想的な寸法比（アスペクト比）として１：１程度であることが知られている。本発明は、このような薄膜磁石において、微細なナノコンポジット構造を備えることにより、最大エネルギー積（ＢＨ）_ｍａｘが９０ｋＪ／ｍ^３以上を実現することができる。

【0020】

本発明の希土類薄膜磁石形成用ターゲットは、ＮｄｘＦｅ_１４Ｂ（但し、Ｘは１．８〜２．７を満たす数）からなることを特徴とする。前記Ｘが１．８未満であると、残留磁化値は常に１．０ Ｔを超える高い値を示すものの、Ｎｄ_２Ｆｅ_１４Ｂ相の体積率が減少するため、α−Ｆｅ相との交換結合が低下して、保磁力が２００ｋＡ／ｍ未満に低下する。一方、前記Ｘが２．７を超えると、Ｆｅ相の体積率が減少すると共に、余剰の非磁性成分であるＮｄが残存し、残留磁化が低下するか、もしくは交換結合性が劣化する問題が生じる。したがって、前記Ｘは上記数値範囲とする。

【0021】

本発明の希土類薄膜磁石は、例えば、以下のようにして作製することができる。
Ｎｄ_２．４Ｆｅ_１４Ｂ組成のターゲットをパルスレーザーデポジション装置に装着する。次に、チャンバー内を真空度が１０^−５Ｐａとなるまで排気した後、前記ターゲットに集光レンズを通してレーザーを照射する。レーザーには、Ｎｄ：ＹＡＧレーザー（発振波長：３５５ｎｍ、繰り返し周波数３０Ｈｚ）を使用することができる。レーザーの強度密度は1〜１０００ Ｊ／ｃｍ^２とする。レーザー強度密度が１Ｊ／ｃｍ^２未満であると、レーザーがターゲットに照射した際、ドロプレットが大量発生して、密度の低下、ひいては磁気特性の劣化が生じる。一方、１０００ Ｊ／ｃｍ^２を超えると、レーザー照射によるターゲットのエッチングが著しく生じ，アブレーション現象が停止するなどの好ましくない現象が生じる。

【0022】

上記のようにレーザー照射されたターゲット表面では、化学反応と溶融反応が起きて、プルームと呼ばれるプラズマが発生する。これが対向する基板上に到達することで、α−Ｆｅ相とＮｄ―Ｆｅ―Ｂ系アモルファス相が三次元的に分散し、かつ交互に配列したナノコンポジット構造からなる薄膜を形成することができる。基板には、融点が高いＴａ、Ｔｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｎｂを用いることができる。中でも酸素のゲッター効果の高いＴａやＴｉが有効であると共に、Ｓｉ基板や石英ガラス基板などには上記元素をバッファー層として利用することができる。さらには、ミリサイズモータへの応用を鑑みたＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉならびにそれらの合金等の透磁率の高い金属基板も利用できる。

【0023】

このようにして成膜した薄膜は、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系アモルファス母相中にα−Ｆｅ微結晶粒が三次元的に分散配列した状態となっている。そのため、成膜後は、出力７〜９ｋＷ、時間１〜５秒の条件で熱処理を施し、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系アモルファス母相を結晶化させる必要がある。ここで、出力７ｋＷ未満、かつ時間１秒未満の熱処理では、膜中のＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系アモルファス相の結晶化が困難となる、もしくはアモルファス相が多く残存する。一方、出力９ｋＷを超え、かつ時間５秒を超えた熱処理では、（１）膜中のＮｄ_２Ｆｅ_１４Ｂ結晶粒が粗大となり、さらにα-Ｆｅ結晶粒も粗大化する、もしくは（２）Ｎｄ_２Ｆｅ_１４Ｂ相やα-Ｆｅ相以外の異相が発現するため、磁気特性は劣化する。よって、熱処理条件は出力が７〜９ｋＷ、時間が１〜５秒の範囲となる。その後、この薄膜に対して、例えば磁界７Ｔでパルス着磁を施すことで、希土類薄膜磁石を作製することができる。なお、本発明においては着磁の方法に特に制限はなく、公知の着磁方法を用いることができる。これより、本発明のα−Ｆｅ相とＮｄ_２Ｆｅ_１４Ｂ相のナノコンポジット構造からなる希土類薄膜磁石を製造することができる。

【実施例】

【0024】

以下、実施例および比較例に基づいて説明する。なお、本実施例はあくまで一例であり、この例によって何ら制限されるものではない。すなわち、本発明は特許請求の範囲によってのみ制限されるものであり、本発明に含まれる実施例以外の種々の変形を包含するものである。

【0025】

（実施例１）
純度が９９．９％（３Ｎ）、相対密度が９９％のＮｄ_２．４Ｆｅ_１４Ｂターゲットをパルスレーザーデポジション装置に装着し、チャンバー内を真空に排気した。次に、１０^−５Ｐａの真空度に到達したことを確認した後、約６．５ｒｐｍで回転させたターゲットに繰り返し周波数３０ＨｚのＮｄ：ＹＡＧレーザー（発振波長：３５５ｎｍ）を照射し、ターゲット物質をアブレーションして、Ｔａ基板上に筋状のα−Ｆｅ結晶相とＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系アモルファス母相とからなるコンポジット膜を厚さ１０μm以上とし成膜した。このときターゲットと基板との距離を１０ｍｍ、レーザー強度を４Ｗとし、レーザービームを集光レンズを通してターゲット表面に集光させることで、ターゲット表面でのレーザー強度密度を１０ Ｊ／ｃｍ^２程度とした。次に、出力８ｋＷ、約２秒間パルスアニーリング処理（熱処理温度５００〜８００ ℃程度）を行って、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系アモルファス相を結晶化させた。その後、磁界７Ｔでパルス着磁を施して、希土類薄膜磁石を作製した。なお、膜厚評価にはマイクロメーターを使用し、組成分析にはＥＤＸ（Energy Dispersive X-ray spectroscopy）を用いた。

【0026】

このようにして作製した希土類薄膜磁石について、ＶＳＭ（Vibrating Sample Magnetometer）を用いて、磁気特性を評価した。図２に実施例１の希土類薄膜磁石のＭ−Ｈ特性を示す。図１に示す通り、残留磁化は１．０４Ｔ、保磁力は４２６ｋＡ／ｍ、（ＢＨ）_ｍａｘは１０８ｋＪ／ｍ^３と良好な結果が得られた。次に、熱処理前後の希土類薄膜のＸ線回折図を図３に示す。図３に示すように、成膜後のα−Ｆｅ相は結晶化しているが、Ｎｄ_２Ｆｅ_１４Ｂ相はアモルファス相となっている。また、熱処理によってＮｄ_２Ｆｅ_１４Ｂ相が結晶化しているのが確認された。次に、熱処理後の希土類薄膜についてＴＥＭを用いて組織を観察した。その結果を図４に示す。図４右図において、白のコントラストと黒のコントラストを示す部分がα−Ｆe結晶粒、灰色のコントラストを示す母相部分がＮｄ_２Ｆｅ_１２Ｂ結晶粒である。このＴＥＭ画像から、α−Ｆｅ結晶粒とＮｄ_２Ｆｅ_１２Ｂ結晶粒とが島状に三次元的に交互配列したナノコンポジット構造を有することを確認した。図５には、α-Ｆｅ結晶粒とＮｄ_２Ｆｅ_１２Ｂ結晶粒の分布を示す。前者はＮ数が１０４４個、後者はＮ数が３３９個の測定結果である。この図からα−Ｆｅ相の平均結晶粒径は約１７ｎｍ、Ｎｄ_２Ｆｅ_１２Ｂ相の平均結晶粒径が約１４ｎｍであった。

【0027】

（実施例２）
純度が９９．９％（３Ｎ）、相対密度が９９％のＮｄ_1.8Ｆｅ_１４Ｂターゲットをパルスレーザーデポジション装置に装着し、チャンバー内を真空に排気した。次に、１０^−５Ｐａの真空度に到達したことを確認した後、約６．５ｒｐｍで回転させたターゲットに繰り返し周波数３０ＨｚのＮｄ：ＹＡＧレーザー（発振波長：３５５ｎｍ）を照射し、ターゲット物質をアブレーションして、Ｔａ基板上にＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系アモルファス膜を厚さ１０μm以上で成膜した。このときターゲットと基板との距離を１０ｍｍ、レーザー強度を４Ｗとし、レーザービームを集光レンズを通してターゲット表面に集光させることで、ターゲット表面でのレーザー強度密度を１０Ｊ／ｃｍ^２とした。次に、出力８ｋＷ、約２秒間パルスアニーリング処理（熱処理温度５００〜８００ ℃程度）を行って、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系アモルファス相を結晶化させた。その後、磁界７Ｔでパルス着磁を施して、希土類薄膜磁石を作製した。なお、膜厚評価にはマイクロメーターを使用し、組成分析にはＥＤＸを用いた。
このようにして作製した希土類薄膜磁石について、ＶＳＭを用いて、磁気特性を評価した。図６に実施例２の希土類薄膜磁石のＭ−Ｈ特性を示す。図６に示す通り、残留磁化は０．９９Ｔ程度、保磁力は３８６ｋＡ／ｍ、（ＢＨ）_ｍａｘは９１ ｋＪ／ｍ^３と良好な結果が得られた。次に、熱処理後の希土類薄膜についてＴＥＭを用いて組織を観察した。実施例１と同様の方法を用いて結晶粒径を測定した結果、α−Ｆｅ相の平均結晶粒径は約１６ｎｍ、Ｎｄ_２Ｆｅ_１４Ｂ相の平均結晶粒径は約１４ｎｍであった。

【0028】

（実施例３）
純度が９９．９％（３Ｎ）、相対密度が９９％のＮｄ_２．６Ｆｅ_１４Ｂターゲットをパルスレーザーデポジション装置に装着し、チャンバー内を真空に排気した。次に、１０^−５Ｐａの真空度に到達したことを確認した後、約６．５ｒｐｍで回転させたターゲットに繰り返し周波数３０ＨｚのＮｄ：ＹＡＧレーザー（発振波長：３５５ｎｍ）を照射し、ターゲット物質をアブレーションして、Ｔａ基板上にＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系アモルファス膜を厚さ１０μm以上で成膜した。このときターゲットと基板との距離を１０ｍｍ、レーザー強度を４Ｗとし、レーザービームを集光レンズを通してターゲット表面に集光させることで、ターゲット表面でのレーザー強度密度を１０Ｊ／ｃｍ^２とした。次に、出力８ｋＷ、約２秒間パルスアニーリング処理（熱処理温度５００〜８００ ℃程度）を行って、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系アモルファス相を結晶化させた。その後、磁界７Ｔでパルス着磁を施して、希土類薄膜磁石を作製した。なお、膜厚評価にはマイクロメーターを使用し、組成分析にはＥＤＸを用いた。
このようにして作製した希土類薄膜磁石について、ＶＳＭを用いて、磁気特性を評価した。図７に実施例３の希土類薄膜磁石のＭ−Ｈ特性を示す。図７に示す通り、残留磁化は１．０５Ｔ程度、保磁力は４４６ｋＡ／ｍ、（ＢＨ）_ｍａｘは１２８ ｋＪ／ｍ^３と良好な結果が得られた。次に、熱処理後の希土類薄膜についてＴＥＭを用いて組織を観察した。実施例１と同様の方法を用いて結晶粒径を測定した結果、α−Ｆｅ相の平均結晶粒径は約１８ｎｍ、Ｎｄ_２Ｆｅ_１４Ｂ相の平均結晶粒径は約１５ｎｍであった。

【0029】

（比較例１）
純度が９９．９％（３Ｎ）、相対密度が９９％のＮｄ_１．４Ｆｅ_１４Ｂターゲットをパルスレーザーデポジション装置に装着し、チャンバー内を真空に排気した。次に、１０^−５Ｐａの真空度に到達したことを確認した後、約６．５ｒｐｍで回転させたターゲットに繰り返し周波数３０ＨｚのＮｄ：ＹＡＧレーザー（発振波長：３５５ｎｍ）を照射し、ターゲット物質をアブレーションして、Ｔａ基板上にＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系アモルファス膜を厚さ１０μm以上で成膜した。このときターゲットと基板との距離を１０ｍｍ、レーザー強度を４Ｗとし、レーザービームを集光レンズを通してターゲット表面に集光させることで、ターゲット表面でのレーザー強度密度を１Ｊ／ｃｍ^２とした。次に、出力８ｋＷ、約２秒間パルスアニーリング処理（熱処理温度５００〜８００ ℃程度）を行って、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系アモルファス相を結晶化させた。その後、磁界７Ｔでパルス着磁を施して、希土類薄膜磁石を作製した。なお、膜厚評価にはマイクロメーターを使用し、組成分析にはＥＤＸを用いた。
このようにして作製した希土類薄膜磁石について、ＶＳＭを用いて、磁気特性を評価した。その結果、残留磁化は０．８Ｔ程度、保磁力は３００ｋＡ／ｍ、（ＢＨ）_ｍａｘは最大６０ ｋＪ／ｍ^３と実施例と比べて劣る結果となった。次に、熱処理後の希土類薄膜についてＴＥＭを用いて組織を観察した。その結果、α−Ｆｅ相とＮｄ_２Ｆｅ_１４Ｂ相が数１０ ｎｍ〜１００ｎｍを超える範囲で分散した状態で存在する事を確認した。加えて、実施例１に比べ、ターゲットより放出されるドロプレットが著しく多く、表面平滑性ならびに密度の劣化などが生じる事も確認された。

【0030】

（比較例２）
純度が９９．９％（３Ｎ）、相対密度が９９％のＮｄ_２．６Ｆｅ_１４Ｂとα−Ｆｅを組み合わせた1枚のターゲットをパルスレーザーデポジション装置に装着し、チャンバー内を真空に排気した。次に、１０^−５Ｐａの真空度に到達したことを確認した後、約６．５ｒｐｍで回転させたターゲットに繰り返し周波数３０ＨｚのＮｄ：ＹＡＧレーザー（発振波長：３５５ｎｍ）を照射し、ターゲット物質をアブレーションして、Ｔａ基板上にα−Ｆｅ相とＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系アモルファス相とからなるコンポジット膜を厚さ１０μm以上で成膜した。このときターゲットと基板との距離を１０ｍｍ、レーザー強度を４Ｗとし、レーザービームを集光レンズを通してターゲット表面に集光させることで、ターゲット表面でのレーザー強度密度を１Ｊ／ｃｍ^２程度とした。次に、出力８ｋＷ、約２秒間パルスアニーリング処理（熱処理温度５００〜８００ ℃程度）を行って、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系アモルファス相を結晶化させた。その後、磁界７Ｔでパルス着磁を施して、希土類薄膜磁石を作製した。なお、膜厚評価にはマイクロメーターを使用し、組成分析にはＥＤＸを用いた。
このようにして作製した希土類薄膜磁石について、ＶＳＭを用いて、磁気特性を評価した。その結果、残留磁化は０．９Ｔ、保磁力は４００ｋＡ／ｍ、（ＢＨ）_ｍａｘは１００ｋＪ／ｍ^３と実施例１と比べ同程度であるものの、その角型性は実施例1に比べ著しく劣る事を確認した。加えて、実施例に比べ、ターゲットより放出されるドロプレットが著しく多く、表面平滑性ならびに密度の劣化などが生じる事も確認された。

【0031】

本発明のパルスレーザーデポジション法で作製されるα−Ｆｅ相とＮｄ_２Ｆｅ_１４Ｂ相が三次元的に交互配列したナノコンポジット構造の希土類薄膜磁石は、良好な磁気特性を有することから、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）、エナジーハーベスト（環境発電）などのエネルギー分野や医療機器分野などに応用される磁気デバイスに有用である。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】