(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記一般式（１）で表される組成を有する正方晶ＦｅＣｏＡｌ合金であって、
前記正方晶ＦｅＣｏＡｌ合金の正方晶歪ｃ／ａが１を超え１．３以下であり、
前記正方晶ＦｅＣｏＡｌ合金のＢ２規則度が０．２５〜１である、
ＦｅＣｏＡｌ合金系硬質磁性材料。
（ＦｅｘＣｏ１−ｘ）１−ｙＡｌｙ      （１）
（一般式（１）中、ｘは０．４≦ｘ≦０．６を満たす実数であり；ｙは０＜ｙ≦０．１５を満たす実数である。）
【請求項２】
前記正方晶歪ｃ／ａが１．０１以上１．３以下である、
請求項１に記載のＦｅＣｏＡｌ合金系硬質磁性材料。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のＦｅＣｏＡｌ合金系硬質磁性材料からなる、
硬質磁性体膜。
【請求項４】
請求項１又は２に記載のＦｅＣｏＡｌ合金系硬質磁性材料の粒子であって、粒径が１００ｎｍ以下である粒子を含む、永久磁石。
【請求項５】
ＦｅＣｏＡｌ合金系硬質磁性材料の粒子であって、粒径が１００ｎｍ以下である粒子を含む、永久磁石であって、
前記ＦｅＣｏＡｌ合金系硬質磁性材料は、下記一般式（１）で表される組成を有する正方晶ＦｅＣｏＡｌ合金であって、
前記正方晶ＦｅＣｏＡｌ合金の正方晶歪ｃ／ａが１を超え１．３以下である、
永久磁石。
（ＦｅｘＣｏ１−ｘ）１−ｙＡｌｙ      （１）
（一般式（１）中、ｘは０．４≦ｘ≦０．６を満たす実数であり；ｙは０＜ｙ≦０．１５を満たす実数である。）
【請求項６】
（ａ）酸化マグネシウム単結晶基板の表面に、ロジウム層をエピタキシャル成長させる工程と、
（ｂ）前記ロジウム層の表面に、下記一般式（１）で表される組成を有するＦｅＣｏＡｌ合金層をエピタキシャル成長させる工程と、
（ｃ）前記ＦｅＣｏＡｌ合金層から、前記ＦｅＣｏＡｌ合金の粒子であって、粒径が１００ｎｍ以下である粒子を得る工程と
を含む、ＦｅＣｏＡｌ合金系永久磁石の製造方法。
（ＦｅｘＣｏ１−ｘ）１−ｙＡｌｙ      （１）
（一般式（１）中、ｘは０．４≦ｘ≦０．６を満たす実数であり；ｙは０＜ｙ≦０．１５を満たす実数である。）
【請求項７】
（ａ）チタン酸ストロンチウム単結晶基板の表面に、下記一般式（１）で表される組成を有するＦｅＣｏＡｌ合金層をエピタキシャル成長させる工程と、
（ｂ）前記チタン酸ストロンチウム基板および前記ＦｅＣｏＡｌ合金層を含む積層体を熱処理する工程と
を含み、
前記熱処理後の前記ＦｅＣｏＡｌ合金層のＢ２規則度が０．２５以上である、
ＦｅＣｏＡｌ合金系硬質磁性材料の製造方法。
（ＦｅｘＣｏ１−ｘ）１−ｙＡｌｙ      （１）
（一般式（１）中、ｘは０．４≦ｘ≦０．６を満たす実数であり；ｙは０＜ｙ≦０．１５を満たす実数である。）
【請求項８】
（ｃ）前記工程（ａ）の後かつ前記工程（ｂ）の前に、前記ＦｅＣｏＡｌ合金層の表面に酸化防止層を形成する工程
をさらに含む、請求項７に記載のＦｅＣｏＡｌ合金系硬質磁性材料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、新規な硬質磁性材料に関する。
【背景技術】
【０００２】
永久磁石や磁気記録媒体等には、高い保磁力を有する硬質磁性材料が用いられる。硬質磁性材料の高性能化のためには、該硬質磁性材料の一軸磁気異方性（Ｋｕ）を高めることが必要である。
【０００３】
従来、高性能な永久磁石には、希土類元素であるＮｄ及びＤｙを含むＦｅ（ＮｄＤｙ）Ｂが硬質磁性材料として主に用いられている。また、磁気記録媒体には、貴金属であるＰｔを含むＣｏＣｒＰｔやＦｅＰｔが硬質磁性材料として主に用いられている。資源の安定的供給の観点から、これらの希土類元素や貴金属の使用量を低減することが望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】B. Lao et al., IEEE Trans. Magn., 50, 2008704 (2014).
【非特許文献２】L. Reichel et al., J. Appl. Phys. 116, 213901 (2014).
【非特許文献３】Y. Kota et al., J. Magn. Soc. Jpn., 37, 17-23 (2013).
【非特許文献４】B. Wang et al., J. Appl. Phys., 117, 17C709 (2015).
【非特許文献５】H. Oomiya et al., J. Phys. D, 48, 475003 (2015).
【非特許文献６】K. Shikada et al., J. Magn. Soc. Jpn., 33, 85-94 (2009).
【非特許文献７】T. Nishiyama et al., J. Magn. Soc. Jpn., 34, 5-20 (2010)
【非特許文献８】G. B. Chon et al., Mater. Trans. 51(4), 707-711 (2010).
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、希土類元素や貴金属元素を用いることなく、良好な一軸磁気異方性を発現することが可能な硬質磁性材料を提供することを課題とする。また、該硬質磁性材料の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様は、下記一般式（１）で表される組成を有する正方晶ＦｅＣｏＡｌ合金であって、正方晶ＦｅＣｏＡｌ合金の正方晶歪ｃ／ａが１を超え１．３以下である、ＦｅＣｏＡｌ合金系硬質磁性材料である。
（ＦｅｘＣｏ１−ｘ）１−ｙＡｌｙ      （１）
（一般式（１）中、ｘは０．４≦ｘ≦０．６を満たす実数であり；ｙは０＜ｙ≦０．１５を満たす実数である。）
【０００７】
本明細書において「硬質磁性材料」とは、一軸磁気異方性定数Ｋｕ１が０．７５×１０７ｅｒｇ／ｃｍ３以上である材料を意味する。
【０００８】
本発明の第１の態様において、上記正方晶歪ｃ／ａが１．０５以上１．３以下であることが好ましい。
【０００９】
本発明の第１の態様において、上記正方晶ＦｅＣｏＡｌ合金のＢ２規則度が０．２５〜１であることが好ましい。
【００１０】
正方晶ＦｅＣｏＡｌ合金の「Ｂ２規則度」は、非特許文献８に記載の方法と同様にして、放射光Ｘ線により測定したＸ線回折（ＸＲＤ）スペクトルにおける基本格子線（（００２）面）と超格子線（（００１）面）のピークに対して、Ｂ２規則度を含むパラメタに基づく計算結果によりフィッティングを行うことにより求めることができる。
【００１１】
本発明の第２の態様は、本発明の第１の態様に係るＦｅＣｏＡｌ合金系硬質磁性材料からなる、硬質磁性体膜である。
【００１２】
本発明の第３の態様は、本発明の第１の態様に係るＦｅＣｏＡｌ合金系硬質磁性材料の粒子であって、粒径が１００ｎｍ以下である粒子を含む、永久磁石である。
【００１３】
本発明の第４の態様は、（ａ）酸化マグネシウム単結晶基板の表面に、ロジウム層をエピタキシャル成長させる工程と、（ｂ）前記ロジウム層の表面に、上記一般式（１）で表される組成を有するＦｅＣｏＡｌ合金層をエピタキシャル成長させる工程とを含む、ＦｅＣｏＡｌ合金系硬質磁性材料の製造方法である。
【００１４】
本発明の第５の態様は、（ａ）チタン酸ストロンチウム単結晶基板の表面に、上記一般式（１）で表される組成を有するＦｅＣｏＡｌ合金層をエピタキシャル成長させる工程と、（ｂ）チタン酸ストロンチウム基板およびＦｅＣｏＡｌ合金層を含む積層体を熱処理する工程とを含む、ＦｅＣｏＡｌ合金系硬質磁性材料の製造方法である。
【００１５】
本発明の第５の態様に係るＦｅＣｏＡｌ合金系硬質磁性材料の製造方法は、（ｃ）工程（ａ）の後かつ工程（ｂ）の前に、ＦｅＣｏＡｌ合金層の表面に酸化防止層を形成する工程をさらに含んでもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の第１及び第２の態様に係るＦｅＣｏＡｌ合金系硬質磁性材料およびＦｅＣｏＡｌ合金系硬質磁性体膜によれば、希土類元素や貴金属元素を用いることなく、良好な一軸磁気異方性を発現することが可能な硬質磁性材料および硬質磁性体膜を提供できる。
【００１７】
本発明の第３の態様に係る永久磁石によれば、希土類元素や貴金属を用いることなく、良好な保磁力を発現することが可能な永久磁石を提供できる。
【００１８】
本発明の第４及び第５の態様に係るＦｅＣｏＡｌ合金系硬質磁性材料の製造方法は、本発明の第１の態様に係るＦｅＣｏＡｌ合金系硬質磁性材料の製造に好ましく採用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】一の実施形態に係るＦｅＣｏＡｌ合金系硬質磁性材料の製造方法Ｓ１００を説明するフローチャートである。
【図２】製造方法Ｓ１００の各工程における積層構造を模式的に説明する断面図である。
【図３】他の一の実施形態に係るＦｅＣｏＡｌ合金系硬質磁性材料の製造方法Ｓ２００を説明するフローチャートである。
【図４】製造方法Ｓ２００の各工程における積層構造を模式的に説明する断面図である。
【図５】製造方法Ｓ１００により作製したＦｅＣｏＡｌ合金薄膜試料（（Ｆｅ０．５Ｃｏ０．５）１−ｙＡｌｙ、ｙ＝０〜０．２０、厚さ２．０ｎｍ）のＸＲＤスペクトルである。
【図６】製造方法Ｓ１００により作製したＦｅＣｏＡｌ合金薄膜試料（（Ｆｅ０．５Ｃｏ０．５）１−ｙＡｌｙ、ｙ＝０〜０．２０、厚さ２．０ｎｍ）の格子定数ｃ及び正方晶歪ｃ／ａを、Ａｌ組成（ｙ）に対してプロットしたグラフである。
【図７】製造方法Ｓ１００により作製した各ＦｅＣｏＡｌ合金薄膜試料の磁気異方性と組成との関係を表した図である。
【図８】製造方法Ｓ１００により作製した（Ｆｅ０．５Ｃｏ０．５）１−ｙＡｌｙ合金薄膜試料（ｙ＝０〜０．２０、厚さ２．０ｎｍ）におけるＡｌ組成（ｙ）と一軸磁気異方性Ｋｕ１及び飽和磁化Ｍｓとの関係をプロットしたグラフである。
【図９】製造方法Ｓ１００により作製した（ＦｅｘＣｏ１−ｘ）０．９Ａｌ０．１合金薄膜試料（ｘ＝０〜１．０、厚さ２．０ｎｍ）におけるＣｏ組成と一軸磁気異方性Ｋｕ１及び飽和磁化Ｍｓとの関係をプロットしたグラフである。
【図１０】製造方法Ｓ１００により作製した（Ｆｅ０．５Ｃｏ０．５）０．９Ａｌ０．１合金薄膜試料（厚さ２．０〜２０．０ｎｍ）における膜厚と一軸磁気異方性Ｋｕ１及び飽和磁化Ｍｓとの関係をプロットしたグラフである。
【図１１】製造方法Ｓ２００により作製した（Ｆｅ０．５Ｃｏ０．５）１−ｙＡｌｙ合金薄膜試料（ｙ＝０〜０．２０、厚さ２．０ｎｍ、アニーリング温度２００〜８００℃）について、正方晶歪ｃ／ａ及び飽和磁化Ｍｓとアニーリング温度との関係をプロットしたグラフである。
【図１２】製造方法Ｓ２００により作製した（Ｆｅ０．５Ｃｏ０．５）１−ｙＡｌｙ合金薄膜試料（ｙ＝０〜０．２０、厚さ２．０ｎｍ、アニーリング温度２００〜８００℃）について、一軸磁気異方性Ｋｕ１をＡｌ組成（ｙ）に対してプロットしたグラフである。
【図１３】製造方法Ｓ２００により作製した（Ｆｅ０．５Ｃｏ０．５）０．９Ａｌ０．１合金薄膜試料（厚さ２．０〜２０．０ｎｍ、アニーリング温度を６００℃）について、一軸磁気異方性Ｋｕ１を厚さに対してプロットしたグラフである。
【図１４】製造方法Ｓ２００により作製した（Ｆｅ０．５Ｃｏ０．５）０．９Ａｌ０．１合金薄膜試料（厚さ２〜２０ｎｍ、アニーリング温度２００〜６００℃）について、一軸磁気異方性Ｋｕ１とＢ２規則度（Ｓ）との関係をプロットしたグラフである。
【図１５】ＦｅＣｏＡｌ合金薄膜試料の一軸磁気異方性Ｋｕ１を正方晶歪ｃ／ａに対してプロットしたグラフである。
【図１６】製造方法Ｓ１００により作製した（Ｆｅ０．５Ｃｏ０．５）０．９Ａｌ０．１合金薄膜試料（厚さ２．０ｎｍ、直径３０ｎｍ／５０ｎｍ／１００ｎｍ／連続膜）の磁化曲線である。
【図１７】製造方法Ｓ１００により作製した（Ｆｅ０．５Ｃｏ０．５）０．９Ａｌ０．１合金薄膜試料（厚さ２．０ｎｍ、直径３０ｎｍ／５０ｎｍ／１００ｎｍ／連続膜）の保磁力Ｈｃをドット直径に対してプロットしたグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。図では、符号を一部省略することがある。本明細書において、数値Ａ及びＢについて「Ａ〜Ｂ」は、特に別途規定されない限り、「Ａ以上Ｂ以下」を意味する。該表記において数値Ａの単位を省略する場合には、数値Ｂに付された単位が数値Ａの単位として適用されるものとする。なお、以下に示す形態は本発明の例示であり、本発明がこれらの形態に限定されるものではない。
【００２１】
＜ＦｅＣｏＡｌ合金系硬質磁性材料＞
本発明のＦｅＣｏＡｌ合金系硬質磁性材料は、下記一般式（１）で表される組成を有する正方晶ＦｅＣｏＡｌ合金である。
（ＦｅｘＣｏ１−ｘ）１−ｙＡｌｙ      （１）
（一般式（１）中、ｘは０．４≦ｘ≦０．６を満たす実数であり；ｙは０＜ｙ≦０．１５を満たす実数である。）
【００２２】
一般式（１）において、ｙは０を超え０．１５以下であり、好ましくは例えば０．０５〜０．１５とすることができる。
【００２３】
本発明のＦｅＣｏＡｌ合金系硬質磁性材料は正方晶歪を有する。正方晶歪は、正方晶の結晶格子のｃ軸方向の長さ（ｃ）のａ軸方向の長さ（ａ）に対する比（ｃ／ａ）で表される。ＦｅＣｏＡｌ合金の結晶構造は平衡状態ではｂｃｃであるが、歪の導入によって正方晶になることにより一軸磁気異方性を発現する。正方晶歪ｃ／ａは１を超え１．４０未満である。
【００２４】
一の実施形態において、正方晶歪ｃ／ａは好ましくは１．０５以上であり、より好ましくは１．１以上であり、さらに好ましくは１．１５以上であり、特に好ましくは１．２以上であり、また好ましくは１．３以下であり、より好ましくは１．２５以下である。正方晶歪ｃ／ａが上記範囲内であることにより、一軸磁気異方性を高めることが可能になる。
【００２５】
一の実施形態において、正方晶ＦｅＣｏＡｌ合金のＢ２規則度が０．２５以上であることが好ましい。Ｂ２規則度は、特許文献８に記載の方法と同様にして、放射光Ｘ線により測定したＸ線回折（ＸＲＤ）スペクトルにおける基本格子線（（００２）面）と超格子線（（００１）面）のピークに対して、Ｂ２規則度を含むパラメタに基づく計算結果によりフィッティングを行うことにより求めることができる。Ｂ２規則度はより好ましくは０．５以上、さらに好ましくは０．６以上であり、１であってもよい。Ｂ２規則度が上記下限値以上であることにより、一軸磁気異方性を高めることが可能になる。
【００２６】
Ｂ２規則度が０．２５以上である形態のＦｅＣｏＡｌ合金系硬質磁性材料において、正方晶歪ｃ／ａは１を超え１．４未満である限りにおいて特に制限されるものではないが、好ましくは１．３以下であり、例えば１．２以下であってもよく、１．１以下であってもよく、１．０５以下であってもよく、１．０３以下であってもよい。Ｂ２規則度が０．２５以上である形態のＦｅＣｏＡｌ合金系硬質磁性材料によれば、正方晶歪ｃ／ａが小さくても良好な一軸磁気異方性を発現することが可能である。
【００２７】
本発明のＦｅＣｏＡｌ合金系硬質磁性材料によれば、良好な一軸磁気異方性Ｋｕ１を発現することが可能である。ＦｅＣｏＡｌ合金系硬質磁性材料の一軸磁気異方性Ｋｕ１は例えば０．７５×１０７ｅｒｇ／ｃｍ３以上とすることができ、好ましくは１．０×１０７ｅｒｇ／ｃｍ３以上、より好ましくは１．５×１０７ｅｒｇ／ｃｍ３以上、さらに好ましくは２．０×１０７ｅｒｇ／ｃｍ３以上とすることも可能である。
【００２８】
本発明のＦｅＣｏＡｌ合金系硬質磁性材料によれば、一軸磁気異方性Ｋｕ１だけでなく飽和磁化Ｍｓも高めることが可能である。ＦｅＣｏＡｌ合金系硬質磁性材料の飽和磁化ＭｓはＡｌ濃度やＣｏ濃度の調整によって、例えば１２００ｅｍｕ／ｃｍ３以上とすることができ、好ましくは１３００ｅｍｕ／ｃｍ３以上、より好ましくは１６００ｅｍｕ／ｃｍ３以上とすることも可能である。
【００２９】
＜硬質磁性体膜＞
本発明の第２の態様に係るＦｅＣｏＡｌ合金系硬質磁性体膜の膜厚は特に制限されるものではないが、例えば１００ｎｍ以下、好ましくは５０ｎｍ以下とすることができ、また例えば１ｎｍ以上とすることができる。
【００３０】
＜永久磁石＞
本発明の第３の態様に係る永久磁石（以下において「ＦｅＣｏＡｌ合金系永久磁石」ということがある。）は、本発明の第１の態様に係るＦｅＣｏＡｌ合金系硬質磁性材料の粒子であって、粒径が１００ｎｍ以下である粒子を含むことを特徴とする。ＦｅＣｏＡｌ合金系永久磁石におけるＦｅＣｏＡｌ合金系硬質磁性材料の粒子の粒径は１００ｎｍ以下であり、好ましくは５０ｎｍ以下であり、特に好ましくは３０ｎｍ以下である。ＦｅＣｏＡｌ合金系硬質磁性材料粒子の粒径が上記の上限値以下であることにより、良好な保磁力を発現することが可能になる。一方、熱揺らぎ効果を考慮すれば、微粒子の粒径は好ましくは１０ｎｍ以上、より好ましくは２０ｎｍ以上である。本明細書において、ＦｅＣｏＡｌ合金系硬質磁性材料の粒子の粒径は、電子顕微鏡像の画像解析により測定される球相当径（画像中に粒子が占める面積と同一の面積を与える球の直径）を意味する。
【００３１】
ＦｅＣｏＡｌ合金系永久磁石は、粒径が上記１００ｎｍ以下であるＦｅＣｏＡｌ合金系硬質磁性材料粒子に加えて、粒径が１００ｎｍを超えるＦｅＣｏＡｌ合金系硬質磁性材料粒子を含んでもよい。ただし、ＦｅＣｏＡｌ合金系永久磁石に含まれるＦｅＣｏＡｌ合金系硬質磁性材料粒子の全量を基準（１００体積％）として、粒径が上記上限値以下であるＦｅＣｏＡｌ合金系硬質磁性材料粒子が５０体積％以上であることが好ましく、７０体積％以上であることがより好ましく、９０体積％以上であることが特に好ましく、１００体積％であってもよい。
【００３２】
ＦｅＣｏＡｌ合金系永久磁石は、ＦｅＣｏＡｌ合金系硬質磁性材料粒子に加えて、粒子同士を結着させるバインダー（結着剤）を含んでもよい。バインダーとしては例えば、加硫性エラストマー、熱可塑性エラストマー、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂等の公知のバインダー材料を特に制限なく用いることが可能である。
【００３３】
本発明のＦｅＣｏＡｌ合金系永久磁石によれば、良好な保磁力を発現することが可能である。ＦｅＣｏＡｌ合金系永久磁石の保磁力は、好ましくは１０ｋＯｅ以上であり、より好ましくは２０ｋＯｅ以上であり、保磁力の上限は特に制限されるものではないが、例えば７０ｋＯｅ以下であり得る。
【００３４】
永久磁石から取り出し得るエネルギーは、Ｂ−Ｈ曲線の第２象限におけるＢとＨとの積ＢＨの最大値（ＢＨ）ｍａｘ（最大エネルギー積）で表される。本発明のＦｅＣｏＡｌ合金系硬質磁性材料によれば、一軸磁気異方性Ｋｕ１だけでなく飽和磁化Ｍｓも高めることができるので、本発明の永久磁石は最大エネルギー積（ＢＨ）ｍａｘを高めることが可能である。本発明のＦｅＣｏＡｌ合金系永久磁石の最大エネルギー積（ＢＨ）ｍａｘは、６３ＭＧＯｅ（５００ｋＪ／ｍ３）以上、好ましくは７５ＭＧＯｅ（６００ｋＪ／ｍ３）以上とすることが可能である。最大エネルギー積（ＢＨ）ｍａｘの上限値は特に制限されるものではないが、例えば１００ＭＧＯｅ（８００ｋＪ／ｍ３）以下であり得る。
【００３５】
＜ＦｅＣｏＡｌ合金系硬質磁性材料の製造方法（１）＞
図１は、一の実施形態に係るＦｅＣｏＡｌ合金系硬質磁性材料の製造方法Ｓ１００（以下において単に「製造方法Ｓ１００」ということがある。）を説明するフローチャートである。図２は、製造方法Ｓ１００の各工程における積層構造を模式的に説明する断面図である。
図１に示すように、製造方法Ｓ１００は、Ｒｈ層成長工程Ｓ１と、ＦｅＣｏＡｌ層成長工程Ｓ２と、酸化防止層形成工程Ｓ３とをこの順に有する。
【００３６】
（Ｒｈ層成長工程Ｓ１）
Ｒｈ層成長工程Ｓ１（以下において単に「工程Ｓ１」ということがある。）は、酸化マグネシウム単結晶基板１０（以下において「ＭｇＯ基板１０」ということがある。）の表面に、ロジウム層２０をエピタキシャル成長させる工程である。図２（Ａ）には工程Ｓ１前のＭｇＯ基板１０が表れており、図２（Ｂ）には工程Ｓ１後の積層構造が表れている。
【００３７】
工程Ｓ１において、ロジウム層２０を成長させるＭｇＯ基板１０の結晶面は特に限定されるものではないが、例えばＭｇＯ基板１０の［１００］面にロジウム層２０を好ましく成長させることができる。
【００３８】
ＭｇＯ基板１０の表面にロジウム層２０をエピタキシャル成長させるにあたっては、スパッタリング等の公知の手法を特に制限なく用いることができる。基板１０の表面にスパッタリングによってロジウム層２０をエピタキシャル成長させる際の基板１０の温度は、例えば１００〜４００℃とすることができる。
【００３９】
工程Ｓ１において成長させるロジウム層２０の厚さは、例えば２〜５０ｎｍとすることができ、好ましくは５ｎｍ以上、また好ましくは２５ｎｍ以下である。
【００４０】
（ＦｅＣｏＡｌ層成長工程Ｓ２）
ＦｅＣｏＡｌ層成長工程Ｓ２（以下において単に「工程Ｓ２」ということがある。）は、ロジウム層２０の表面に、下記一般式（１）で表される組成を有するＦｅＣｏＡｌ合金層３０をエピタキシャル成長させる工程である。
（ＦｅｘＣｏ１−ｘ）１−ｙＡｌｙ      （１）
（一般式（１）中、ｘは０．４≦ｘ≦０．６を満たす実数であり；ｙは０＜ｙ≦０．１５を満たす実数である。）
ＦｅＣｏＡｌ合金層３０の好ましい組成については上記した通りである。
図２（Ｂ）には工程Ｓ１後工程Ｓ２前の積層構造が表れており、図２（Ｃ）には工程Ｓ２後の積層構造が表れている。
【００４１】
ロジウム層２０の表面にＦｅＣｏＡｌ合金層３０をエピタキシャル成長させるにあたっては、同時スパッタリング等の公知の手法を特に制限なく用いることができる。ロジウム層２０の表面に同時スパッタリングによってＦｅＣｏＡｌ合金層３０をエピタキシャル成長させる際のＭｇＯ基板１０の温度は、例えば１００〜３００℃とすることができる。
【００４２】
工程Ｓ２において成長させるＦｅＣｏＡｌ合金層３０の厚さは、好ましくは５０ｎｍ以下、より好ましくは４０ｎｍ以下、さらに好ましくは３０ｎｍ以下である。工程Ｓ２において成長させるＦｅＣｏＡｌ合金層３０の厚さの下限値は特に制限されるものではないが、好ましくは２ｎｍ以上である。
【００４３】
（酸化防止層形成工程Ｓ３）
酸化防止層形成工程Ｓ３（以下において単に「工程Ｓ３」ということがある。）は、ＦｅＣｏＡｌ合金層３０の表面に、酸化防止層４０を形成する工程である。図２（Ｃ）には工程Ｓ２後工程Ｓ３前の積層構造が表れており、図２（Ｄ）には工程Ｓ３後の積層構造が表れている。
【００４４】
酸化防止層４０としては、例えばＳｉＯ２、Ｒｕ等の、ＦｅＣｏＡｌ合金層３０の酸化を防止することが可能な材料を特に制限なく用いることができる。
【００４５】
酸化防止層４０を形成する方法および酸化防止層４０の厚さは、ＦｅＣｏＡｌ合金層３０の酸化を防止できる限りにおいて特に制限されるものではないが、例えば酸化防止層４０がＳｉＯ２層である場合には、スパッタリング等の公知の方法を用いることができる。酸化防止層４０としてＳｉＯ２層をスパッタリングによって形成する場合、酸化防止層４０の厚さは例えば２〜５ｎｍとすることができる。
酸化防止層４０としてＳｉＯ２層をスパッタリングによって形成する際、基板１０を加熱する必要はなく、基板１０の温度は例えば室温〜２００℃とすることができる。
【００４６】
工程Ｓ１〜Ｓ３を経ることにより、製造方法Ｓ１００が終了する。工程Ｓ１及びＳ２を備える製造方法Ｓ１００によれば、正方晶のＦｅＣｏＡｌ合金層３０を得ることができ、かつＦｅＣｏＡｌ合金層３０に比較的大きな正方晶歪ｃ／ａを導入することができるので、ＦｅＣｏＡｌ合金層３０の一軸磁気異方性を高めることが可能になる。ＦｅＣｏＡｌ合金層３０の正方晶歪ｃ／ａは好ましくは１．０５以上であり、より好ましくは１．１以上であり、さらに好ましくは１．１５以上であり、特に好ましくは１．２以上であり、また好ましくは１．３以下であり、より好ましくは１．２５以下である。
【００４７】
製造方法Ｓ１００においては、工程Ｓ２を経た後、ロジウム層２０とＦｅＣｏＡｌ合金層３０との間で相互拡散を進行させないことが好ましい。かかる観点からは、工程Ｓ２を経た後に、ＦｅＣｏＡｌ合金層３０及びロジウム層２０を含む積層体に対して熱処理を行わないことが好ましい。
【００４８】
本発明に関する上記説明では、酸化防止層形成工程Ｓ３を備え、ＦｅＣｏＡｌ合金系硬質磁性材料の膜を製造する形態の、ＦｅＣｏＡｌ合金系硬質磁性材料の製造方法Ｓ１００を例示したが、ＦｅＣｏＡｌ合金系硬質磁性材料の製造方法は当該形態に限定されない。
例えば、ＦｅＣｏＡｌ合金層を成長させた後、ＦｅＣｏＡｌ合金層の表面にフォトレジスト層を形成し、エッチングによりフォトレジスト層に被覆されていないＦｅＣｏＡｌ合金層（またはＦｅＣｏＡｌ合金層およびロジウム層）を除去した後、フォトレジスト層を除去し、その後ＦｅＣｏＡｌ合金層（またはＦｅＣｏＡｌ合金層およびロジウム層）を分離することにより、ＦｅＣｏＡｌ合金系硬質磁性材料の粒子を製造することも可能である。
また例えば、ＦｅＣｏＡｌ合金層を成長させた後、電子ビームリソグラフィーによってＦｅＣｏＡｌ合金層（またはＦｅＣｏＡｌ合金層およびロジウム層）の不要部分を除去し、その後ＦｅＣｏＡｌ合金層（またはＦｅＣｏＡｌ合金層およびロジウム層）を分離することにより、ＦｅＣｏＡｌ合金系硬質磁性材料の粒子を製造することも可能である。
また例えば、ロジウム層を成長させた後、ロジウム層の表面にフォトレジスト層を形成し、フォトレジスト層に被覆されていないロジウム層表面にのみＦｅＣｏＡｌ合金層を成長させた後、フォトレジスト層を除去し、その後ＦｅＣｏＡｌ合金層（またはＦｅＣｏＡｌ合金層およびロジウム層）を分離することにより、ＦｅＣｏＡｌ合金系硬質磁性材料の粒子を製造することも可能である。
また例えば、酸化マグネシウム基板の表面にフォトレジスト層を形成し、フォトレジスト層に被覆されていないＭｇＯ表面にのみロジウム層および引き続いてＦｅＣｏＡｌ合金層を成長させた後、フォトレジスト層を除去し、その後ＦｅＣｏＡｌ合金層（またはＦｅＣｏＡｌ合金層およびロジウム層）を分離することにより、ＦｅＣｏＡｌ合金系硬質磁性材料の粒子を製造することも可能である。
ＦｅＣｏＡｌ合金層（またはＦｅＣｏＡｌ合金層およびロジウム層）を分離するにあたっては、例えば機械研磨、Ａｒエッチング、イオンエッチング、集束イオンビーム（ＦＩＢ）加工、電子ビームリソグラフィー等の公知の微細加工法を単独で又は組み合わせて用いることができる。
【００４９】
このようにして製造されたＦｅＣｏＡｌ合金系硬質磁性材料の粒子は、上記のＦｅＣｏＡｌ合金系永久磁石に用いることができる。例えば、ＦｅＣｏＡｌ合金系硬質磁性材料の粒子と、バインダー樹脂と、溶媒とを混合して、得られた混合物を所望の形状に成形した後、溶媒を揮発させることにより、所望の形状を有する永久磁石（ボンド磁石）を製造することが可能である。また例えば、ＦｅＣｏＡｌ合金系硬質磁性材料の粒子と、硬化性のバインダー樹脂（例えば熱硬化性樹脂や放射線硬化性樹脂等。）とを混合して、得られた混合物を所望の形状に成形した後、バインダー樹脂を硬化させることによっても、所望の形状を有する永久磁石を製造することが可能である。
なお、永久磁石を製造する観点からは、ＦｅＣｏＡｌ合金層を必ずしも酸化マグネシウム基板から分離しなくてもよい。例えば、ＦｅＣｏＡｌ合金層を成長させた後、電子ビームリソグラフィーやフォトリソグラフィー等によってＦｅＣｏＡｌ合金層（またはＦｅＣｏＡｌ合金層およびロジウム層）の不要部分を除去することにより、酸化マグネシウム基板にＦｅＣｏＡｌ合金系硬質磁性材料の粒子が複数担持された積層体を製造することが可能である。当該積層体は永久磁石としての特性を有する。さらに当該積層体を複数枚積層することによっても、永久磁石を製造することが可能である。隣接する積層体の間に適当な接着剤を介在させてもよい。また積層の前に基板を研磨等により薄くしてもよい。
必要に応じて、永久磁石を磁化させる工程をさらに行ってもよい。
【００５０】
＜ＦｅＣｏＡｌ合金系硬質磁性材料の製造方法（２）＞
図３は、他の一の実施形態に係るＦｅＣｏＡｌ合金系硬質磁性材料の製造方法Ｓ２００（以下において単に「製造方法Ｓ２００」ということがある。）を説明するフローチャートである。図４は、製造方法Ｓ２００の各工程における積層構造を模式的に説明する断面図である。
図３に示すように、製造方法Ｓ２００は、ＦｅＣｏＡｌ層成長工程Ｓ２０１と、酸化防止層形成工程Ｓ２０２と、熱処理工程Ｓ２０３とをこの順に有する。
【００５１】
（ＦｅＣｏＡｌ層成長工程Ｓ２０１）
ＦｅＣｏＡｌ層成長工程Ｓ２０１（以下において単に「工程Ｓ２０１」ということがある。）は、チタン酸ストロンチウム基板２１０（以下において単に「ＳｒＴｉＯ３基板２１０」ということがある。）の表面に、下記一般式（１）で表される組成を有するＦｅＣｏＡｌ合金層２３０をエピタキシャル成長させる工程である。
（ＦｅｘＣｏ１−ｘ）１−ｙＡｌｙ      （１）
（一般式（１）中、ｘは０．４≦ｘ≦０．６を満たす実数であり；ｙは０＜ｙ≦０．１５を満たす実数である。）
ＦｅＣｏＡｌ合金層２３０の好ましい組成については上記した通りである。
図４（Ａ）には工程Ｓ２０１前のＳｒＴｉＯ３基板２１０が表れており、図４（Ｂ）には工程Ｓ２０１後の積層構造が表れている。
【００５２】
ＳｒＴｉＯ３基板２１０の表面にＦｅＣｏＡｌ合金層２３０をエピタキシャル成長させるにあたっては、同時スパッタリング等の公知の手法を特に制限なく用いることができる。ＳｒＴｉＯ３基板２１０の表面に同時スパッタリングによってＦｅＣｏＡｌ合金層２３０をエピタキシャル成長させる際のＳｒＴｉＯ３基板１０の温度は、例えば室温〜３００℃とすることができる。
【００５３】
工程Ｓ２０１において成長させるＦｅＣｏＡｌ合金層２３０の厚さは、好ましくは５０ｎｍ以下、より好ましくは４０ｎｍ以下、さらに好ましくは３０ｎｍ以下である。工程Ｓ２０１において成長させるＦｅＣｏＡｌ合金層の厚さの下限値は特に制限されるものではないが、好ましくは２ｎｍ以上である。
【００５４】
（酸化防止層形成工程Ｓ２０２）
酸化防止層形成工程Ｓ２０２（以下において単に「工程Ｓ２０２」ということがある。）は、ＦｅＣｏＡｌ合金層２３０の表面に、酸化防止層２４０を形成する工程である。図４（Ｂ）には工程Ｓ２０１後工程Ｓ２０２前の積層構造が表れており、図４（Ｃ）には工程Ｓ２０２後の積層構造が表れている。
【００５５】
酸化防止層２４０としては、上記説明した製造方法Ｓ１００における酸化防止層４０と同様の材料を特に制限なく用いることができる。酸化防止層２４０を形成する方法および酸化防止層２４０の厚さは、上記説明した製造方法Ｓ１００における酸化防止層４０と同様とすることができる。例えば酸化防止層２４０としてＳｉＯ２層をスパッタリングによって形成する際、ＳｒＴｉＯ３基板２１０を加熱する必要はなく、ＳｒＴｉＯ３基板２１０の温度は例えば室温〜２００℃とすることができる。
【００５６】
（熱処理工程Ｓ２０３）
熱処理工程Ｓ２０３（以下において単に「工程Ｓ２０３」ということがある。）は、工程Ｓ２０１及び工程Ｓ２０２を経ることによって得られた積層体（図４（Ｃ）参照）を熱処理（アニーリング）する工程である。当該積層体は、チタン酸ストロンチウム基板２１０及びＦｅＣｏＡｌ合金層２３０を含んでいる。
【００５７】
熱処理工程Ｓ２０３における熱処理温度は、例えば２００〜８００℃とすることができ、好ましくは４００℃以上、より好ましくは５００℃以上であり、また好ましくは７００℃以下である。また熱処理工程Ｓ２０３における熱処理時間は、例えば５分〜６時間とすることができる。
熱処理工程Ｓ２０３を経ることにより、ＦｅＣｏＡｌ合金層２３０が一軸磁気異方性を発現する。
【００５８】
工程Ｓ２０１〜Ｓ２０３を経ることにより、製造方法Ｓ２００が終了する。ＦｅＣｏＡｌ層成長工程Ｓ２０１及び熱処理工程Ｓ２０３を備える製造方法Ｓ２００によれば、正方晶のＦｅＣｏＡｌ合金層２３０を得ることができる。製造方法Ｓ２００においては、熱処理工程Ｓ２０３を経ることにより正方晶歪ｃ／ａは減少するが、Ｂ２規則度を高めることができるので、正方晶歪ｃ／ａが小さくても一軸磁気異方性の高いＦｅＣｏＡｌ合金層２３０を得ることが可能である。熱処理工程Ｓ２０３を経た後のＦｅＣｏＡｌ合金層２３０におけるＢ２規則度は、好ましくは０．２５以上、より好ましくは０．５以上、より好ましくは０．６以上である。Ｂ２規則度の上限値は特に制限されるものではなく、１であってもよいが、通常０．９９以下である。熱処理工程Ｓ２０３を経た後の熱処理工程Ｓ２０３を経た後のＦｅＣｏＡｌ合金層２３０において、正方晶歪ｃ／ａは１を超え１．３以下である限りにおいて特に制限されるものではないが、例えば１．２以下であってもよく、１．１以下であってもよく、１．０５以下であってもよく、１．０３以下であってもよい。
【００５９】
本発明に関する上記説明では、酸化防止層形成工程Ｓ２０２を備え、ＦｅＣｏＡｌ合金系硬質磁性材料の膜を製造する形態の、ＦｅＣｏＡｌ合金系硬質磁性材料の製造方法Ｓ２００を例示したが、ＦｅＣｏＡｌ合金系硬質磁性材料の製造方法は当該形態に限定されない。
例えば、ＦｅＣｏＡｌ合金層を成長させた後、酸化防止層を形成せずに上記同様に熱処理工程を行い、ＦｅＣｏＡｌ合金層の表面にフォトレジスト層を形成し、エッチングによりフォトレジスト層に被覆されていないＦｅＣｏＡｌ合金層を除去した後、フォトレジスト層を除去し、その後ＦｅＣｏＡｌ合金層を分離することにより、ＦｅＣｏＡｌ合金系硬質磁性材料の粒子を製造することも可能である。
また例えば、ＦｅＣｏＡｌ合金層を成長させ、上記同様に熱処理工程を行った後、電子ビームリソグラフィーによってＦｅＣｏＡｌ合金層の不要部分を除去し、その後ＦｅＣｏＡｌ合金層を分離することにより、ＦｅＣｏＡｌ合金系硬質磁性材料の粒子を製造することも可能である。
また例えば、酸化ストロンチウム基板の表面にフォトレジスト層を形成し、フォトレジスト層に被覆されていないＳｒＴｉＯ３表面にのみＦｅＣｏＡｌ合金層を成長させ、フォトレジスト層を除去した後、上記同様に熱処理工程を行い、その後ＦｅＣｏＡｌ合金層を分離することにより、ＦｅＣｏＡｌ合金系硬質磁性材料の粒子を製造することも可能である。
ＦｅＣｏＡｌ合金層を分離するにあたっては、機械研磨、Ａｒエッチング、イオンエッチング、集束イオンビーム（ＦＩＢ）加工、電子ビームリソグラフィー等の公知の微細加工法を単独で又は組み合わせて用いることができる。
【００６０】
このようにして製造されたＦｅＣｏＡｌ合金系硬質磁性材料の粒子は、上記のＦｅＣｏＡｌ合金系永久磁石に用いることができる。例えば、ＦｅＣｏＡｌ合金系硬質磁性材料の粒子と、バインダー樹脂と、溶媒とを混合して、得られた混合物を所望の形状に成形した後、溶媒を揮発させることにより、所望の形状を有する永久磁石（ボンド磁石）を製造することが可能である。また例えば、ＦｅＣｏＡｌ合金系硬質磁性材料の粒子と、硬化性のバインダー樹脂（例えば熱硬化性樹脂や放射線硬化性樹脂等。）を混合して、得られた混合物を所望の形状に成形した後、バインダー樹脂を硬化させることによっても、所望の形状を有する永久磁石を製造することが可能である。
なお、永久磁石を製造する観点からは、ＦｅＣｏＡｌ合金層を必ずしもチタン酸ストロンチウム基板から分離しなくてもよい。例えば、ＦｅＣｏＡｌ合金層を成長させ、上記同様に熱処理工程を行った後、電子ビームリソグラフィーやフォトリソグラフィー等によってＦｅＣｏＡｌ合金層の不要部分を除去することにより、チタン酸ストロンチウム基板にＦｅＣｏＡｌ合金系硬質磁性材料の粒子が複数担持された積層体を製造することが可能である。当該積層体は永久磁石としての特性を有する。さらに当該積層体を複数枚積層することによっても、永久磁石を製造することが可能である。隣接する積層体の間に適当な接着剤を介在させてもよい。また積層の前に研磨等により基板を薄くしてもよい。
必要に応じて、永久磁石を磁化させる工程をさらに行ってもよい。
【実施例】
【００６１】
以下に、実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００６２】
以下の実施例において、ＦｅＣｏＡｌ合金の構造解析はＸ線回折（ＸＲＤ）により行った。Ｘ線回折にはリガク製ＲＩＮＴ２２００Ｖ、ＲＩＮＴ２１００Ｐを用いた。ＦｅＣｏＡｌ合金の磁気特性の評価は磁気トルクメーター（玉川製作所製ＴＷ−ＷＬＦ１０５１７ＧＲ−２０１０‘９９型）、振動試料型磁力計（ＶＳＭ）（東英工業製ＶＳＭ５Ｓ型―１５）、及び極カー効果磁化曲線測定装置（ネオアーク製ＢＨ−６１８ＰＬ−ＡＯ）を用いた。スパッタリングによるエピタキシャル成長にはスパッタ装置（日本真空製マルチチャンバスパッタ装置）を用いた。マルチチャンバスパッタ装置の室温における到達真空度は５．０×１０−７Ｐａであり、装置中のＡｒガス圧は０．１Ｐａとした。
【００６３】
＜試料群１＞
上記説明した製造方法Ｓ１００により、ＦｅＣｏＡｌ合金系硬質磁性材料を製造した。酸化マグネシウム単結晶基板（１０ｍｍ×１０ｍｍ×厚さ１ｍｍ、ケーアンドアール・クリエーション製）の［１００］面に、スパッタリングによりロジウム層（厚さ２０．０ｎｍ）をエピタキシャル成長させた。ロジウム層を成長させる間、ＭｇＯ基板の温度は３００℃に保持した。ロジウム層の成長を終えた後、ＭｇＯ基板の温度を２００℃に変更し、ロジウム層の表面にＦｅＣｏＡｌ合金層（（ＦｅｘＣｏ１−ｘ）１−ｙＡｌｙ、０．４≦ｘ≦０．６、０＜ｙ≦０．１５、厚さ２．０〜２０．０ｎｍ）をエピタキシャル成長させた。ＦｅＣｏＡｌ合金層の成長を終えた後、ＭｇＯ基板の温度を室温に変更し、ＦｅＣｏＡｌ合金層の表面に酸化防止層としてＳｉＯ２層（厚さ５．０ｎｍ）をスパッタリングにより成長させた。得られたＦｅＣｏＡｌ合金層について磁気特性を評価した。
【００６４】
図５に、厚さを２．０ｎｍの（Ｆｅ０．５Ｃｏ０．５）１−ｙＡｌｙ（０≦ｙ≦０．２０）合金薄膜試料のＸＲＤスペクトルを示す。図６は、得られた５つの試料における格子定数ｃ及び正方晶歪ｃ／ａを、Ａｌ組成（ｙ、原子％）に対してプロットしたグラフである。図６から、Ａｌ組成（ｙ）の変化に対して正方晶歪ｃ／ａの値は比較的安定していること、及び１．２〜１．２５という大きな正方晶歪ｃ／ａを導入できたことが判る。なお格子定数ｃは、図５に示した垂直ＸＲＤの結果（２θ≒５７°近傍に現れる（００２）面の基本格子線）から、格子定数ａは面内ＸＲＤの結果により算出した。なお図５において「Ｂ．Ｇ．」のスペクトルは、酸化マグネシウム基板およびロジウム層のみを有する試料の測定結果である。
【００６５】
図７は、厚さ２．０ｎｍの（Ｆｅ０．５Ｃｏ０．５）１−ｙＡｌｙ合金薄膜試料の磁気異方性と組成との関係を表した図である。ＦｅＣｏＡｌ合金層の組成（ＦｅｘＣｏ１−ｘ）１−ｙＡｌｙにおいて、０．４≦ｘ≦０．６、０＜ｙ≦２．０のときに膜面垂直に磁化容易軸を持つ一軸磁気異方性が発現することが判る。
【００６６】
図８は、厚さ２．０ｎｍの（Ｆｅ０．５Ｃｏ０．５）１−ｙＡｌｙ（０≦ｙ≦０．２０）合金薄膜試料におけるＡｌ組成（ｙ）と一軸磁気異方性Ｋｕ１及び飽和磁化Ｍｓとの関係をプロットしたグラフである。図８から、Ａｌ組成ｙが０＜ｙ≦０．１５のときに良好な一軸磁気異方性および飽和磁化が得られることが判る。
【００６７】
図９は、厚さ２．０ｎｍの（ＦｅｘＣｏ１−ｘ）０．９Ａｌ０．１（０≦ｘ≦１．０）合金薄膜試料におけるＣｏ組成（１−ｘ）と一軸磁気異方性Ｋｕ１及び飽和磁化Ｍｓとの関係をプロットしたグラフである。図９から、Ｃｏ組成が０．４≦１−ｘ≦０．６のとき、すなわち０．４≦ｘ≦０．６のときに良好な一軸磁気異方性および飽和磁化が得られることが判る。
【００６８】
図１０は、（Ｆｅ０．５Ｃｏ０．５）０．９Ａｌ０．１合金薄膜試料（厚さ２．０〜２０．０ｎｍ）について、膜厚と一軸磁気異方性Ｋｕ１及び飽和磁化Ｍｓとの関係をプロットしたグラフである。全ての厚さにおいて概ね１０７ｅｒｇ／ｃｍ３オーダの良好な一軸磁気異方性および１５００ｅｍｕ／ｃｍ３以上の良好な飽和磁化が得られていることが判る。
【００６９】
＜試料群２＞
上記説明した製造方法Ｓ２００により、ＦｅＣｏＡｌ合金系硬質磁性材料を製造した。チタン酸ストロンチウム単結晶基板（１０ｍｍ×１０ｍｍ×厚さ１ｍｍ、信光社製）の（１００）面に、スパッタリングによりＦｅＣｏＡｌ合金層（（Ｆｅ０．５Ｃｏ０．５）１−ｙＡｌｙ、０＜ｙ≦０．１５、厚さ２．０〜２０．０ｎｍ）をエピタキシャル成長させた。ＦｅＣｏＡｌ合金層を成長させる間、ＳｒＴｉＯ３基板の温度は２００℃に保持した。ＦｅＣｏＡｌ合金層の成長を終えた後、ＳｒＴｉＯ３基板の温度を室温に変更し、ＦｅＣｏＡｌ合金層の表面に酸化防止層としてＳｉＯ２層（厚さ５．０ｎｍ）をスパッタリングにより成長させた。得られた積層体に対して熱処理（熱アニーリング）（２００〜８００℃、５分ないし６時間）を施した。得られたＦｅＣｏＡｌ合金層について磁気特性を評価した。
【００７０】
図１１は、厚さ２．０ｎｍの（Ｆｅ０．５Ｃｏ０．５）１−ｙＡｌｙ合金薄膜試料（０≦ｙ≦０．２０、アニーリング温度２００〜８００℃）について、正方晶歪ｃ／ａ及び飽和磁化Ｍｓの、アニーリング温度との関係をプロットしたグラフである。正方晶歪ｃ／ａはアニーリング温度を上げると歪緩和により小さくなった一方で、飽和磁化ＭｓはどのＡｌ添加量でもアニーリング温度６００℃で最大となった。
図１２は、これらの合金薄膜試料について、一軸磁気異方性Ｋｕ１をＡｌ組成（ｙ）に対してプロットしたグラフである。なお一軸磁気異方性Ｋｕ１は式：
Ｋｕ１＝（Ｍｓ・Ｈｋ）／２＋２πＭｓ２
（式中、Ｈｋは異方性磁界を表す。）
により算出した。一軸磁気異方性Ｋｕ１はアニーリング温度６００℃、Ａｌ組成ｙ＝０．１０のとき最大値１．７×１０７ｅｒｇ／ｃｍ３となった。
【００７１】
図１３は、（Ｆｅ０．５Ｃｏ０．５）０．９Ａｌ０．１合金薄膜試料（厚さ２．０〜２０．０ｎｍ、アニーリング温度６００℃）の一軸磁気異方性Ｋｕ１を厚さに対してプロットしたグラフである。厚さを増大させても良好な一軸磁気異方性Ｋｕ１が発現していることが判る。図１３中には、製造方法Ｓ１００によりロジウム薄膜上に作製した（Ｆｅ０．５Ｃｏ０．５）０．９Ａｌ０．１合金薄膜試料（ＦｅＣｏＡｌ／Ｒｈ／ＭｇＯ、厚さ２．０〜２０．０ｎｍ）のデータを併せて示している。
【００７２】
図１４は、上記同様にＳｒＴｉＯ３基板上に作製した（Ｆｅ０．５Ｃｏ０．５）０．９Ａｌ０．１合金薄膜試料（厚さ２〜２０ｎｍｍ）について、一軸磁気異方性Ｋｕ１とＢ２規則度（Ｓ）との関係をプロットしたグラフである。なおＢ２規則度は、特許文献８に記載の方法と同様にして、放射光Ｘ線により測定したＸ線回折（ＸＲＤ）スペクトルにおける基本格子線（（００２）面）と超格子線（（００１）面）のピークに対して、Ｂ２規則度を含むパラメタに基づく計算結果によりフィッティングを行うことにより求めた。Ｂ２規則度が１に近付くほど一軸磁気異方性は増大することが判る。なお図１４には、製造方法Ｓ１００によりロジウム薄膜上に作製した（Ｆｅ０．５Ｃｏ０．５）０．９Ａｌ０．１合金薄膜試料のデータも併せて示している。ロジウム薄膜上に作製した（Ｆｅ０．５Ｃｏ０．５）０．９Ａｌ０．１合金薄膜試料の一軸磁気異方性はＢ２規則度が高まるとむしろ低下しているが、これは正方晶歪が低下したためである。
【００７３】
図１５は、ＦｅＣｏＡｌ合金薄膜試料の一軸磁気異方性Ｋｕ１を正方晶歪ｃ／ａに対してプロットしたグラフである。正方晶歪が小さくても、Ｂ２規則度を高めることによって一軸磁気異方性Ｋｕ１が増大することが判る。
【００７４】
＜試料群３＞
上記説明した製造方法Ｓ１００により、ＦｅＣｏＡｌ合金系硬質磁性材料を製造した。酸化マグネシウム単結晶基板（１０ｍｍ×１０ｍｍ×厚さ１ｍ、ケーアンドアール・クリエーション製）の（１００）面に、スパッタリングによりロジウム層（厚さ２０．０ｎｍ）をエピタキシャル成長させた。ロジウム層を成長させる間、ＭｇＯ基板の温度は３００℃に保持した。ロジウム層の成長を終えた後、ＭｇＯ基板の温度を２００℃に変更し、ロジウム層の表面に微細加工により円形のＦｅＣｏＡｌ合金層（（Ｆｅ０．５Ｃｏ０．５）０．９Ａｌ０．１、厚さ２．０ｎｍ、直径３０〜１００ｎｍ）をエピタキシャル成長させた。ＦｅＣｏＡｌ合金層の成長を終えた後、ＭｇＯ基板の温度を室温に変更し、ＦｅＣｏＡｌ合金層の表面に酸化防止層としてＳｉＯ２層（厚さ５．０ｎｍ）をスパッタリングにより成長させた。得られたＦｅＣｏＡｌ合金層について磁気特性を評価した。
図１６は、作製した円形の（Ｆｅ０．５Ｃｏ０．５）０．９Ａｌ０．１合金薄膜試料（厚さ２．０ｎｍ、直径３０ｎｍ／５０ｎｍ／１００ｎｍ）の磁化曲線である。試料群１で得られた連続膜の（Ｆｅ０．５Ｃｏ０．５）０．９Ａｌ０．１合金薄膜試料（厚さ２．０ｎｍ）の磁化曲線を併せて示してある。図１７は、作製した円形の（Ｆｅ０．５Ｃｏ０．５）０．９Ａｌ０．１合金薄膜試料（厚さ２．０ｎｍ、直径３０ｎｍ／５０ｎｍ／１００ｎｍ）の保磁力Ｈｃをドット直径に対してプロットしたグラフである。直径１００ｎｍ以下の試料で保磁力Ｈｃが増大し、直径３０ｎｍの試料において３．５ｋＯｅを超える結果となった。保磁力Ｈｃの理論値は、一軸磁気異方性Ｋｕ１及び飽和磁化Ｍｓから、式：
Ｈｃ＝２Ｋｕ１／Ｍｓ
で算出される。該理論式により算出される保磁力の理論値は約１０ｋＯｅであるから、これに近い値が実現されているといえる。これらの結果から、本発明のＦｅＣｏＡｌ硬質磁性材料は、高い保磁力を発現できることが示された。
【符号の説明】
【００７５】
１０  酸化マグネシウム単結晶基板
２０  ロジウム層
３０、２３０  ＦｅＣｏＡｌ合金層
４０、２４０  酸化防止層
２１０  チタン酸ストロンチウム単結晶基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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