結晶性粒界構造の解析

材料の物性は、材料を構成する界面の構造に大きく左右されます。このため、界面構造を正確に評価することは、材料を開発する上で非常に重要となります。多結晶材料では、結晶粒子の界面を粒界と呼び、物性に対して重要な役割を果します。最近の材料では、ナノメーターオーダーで界面が制御されているため、その構造は主に透過型電子顕微（TEM）を用いて解析されています。市販水平記録HDD媒体（1997年製、記憶容量1GB）を解析した例を示します。

HDD媒体中のCoCrTa磁性層の平面TEM写真を図1に示します。結晶粒子の大きさは、10〜40nmの間で変化しています。例えば、図中で矢印部分が粒界を表しています。粒界の拡大写真を図2（a）に示します。領域1と3が磁性粒子、その間の領域2が粒界です。これは、それぞれの領域から求めたFFT（Fast Fourier Transform）から明らかです（図2（b）-（d）参照）。FFTパターン中の矢印は結晶のc軸方向を表しています。以上の結果より、本材料の粒界は、厚みが約1.5nmであり、結晶性であることが確認されました。EDS（Energy Dispersive X-ray Spectroscopy）分析より、粒界のCr組成比が高いことが確認されました。すなわち、粒界は非磁性であり、磁性粒子間の相互作用を低減化し、記憶容量の高密度化に大きく寄与していることが分かります。

図2：HDD媒体の粒界の（a）高分解能TEM写真と（b）-（d）FFTパターン

Shoda et al., J. Electron Microsc., 54, 1 (2005)