Strain engineering for the development of a ferromagnetic europium compound and emergence of giant magnetic anisotropy

应变工程用于铁磁铕化合物的开发和巨磁各向异性的出现

基本信息

批准号：
21K05227
负责人：
高津浩
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K05227/
关键词：
磁気異方性応力トポケミカル反応高圧実験 XAS 巨大磁気異方 EuVO2H

项目摘要

本年度は、研究対象物質の磁気異方性の起源解明に向けて以下の研究を推進した。① 本年度は、元素選択的/価数選択的に磁気異方性を示す元素を明らかにするために、キュリー温度TC以下でX線磁気円二色性（XMCD）実験を行った。実験は、放射光施設SPring-8 BL25SUにて実験を行った。その結果、強磁性はEu2+に起因するものであることを明白にできた。他の元素でもXMCD測定を行ったがそれらではシグナルは観測されなかった。また、X線の入射方向を0°と60°にかえて磁場掃引したときのXMCDは、磁化測定と同様、やはり垂直磁気異方性が実現していることが分かった。再現性も得た。これらの結果、ユウロピウム化合物には非常に珍しいことに巨大な磁気異方性が実現していることをX線吸収分光測定からも明白になった。得られた成果は論文にまとめ投稿した。②研究対象の物質は、圧力や基板応力により、価数転移を示す。そこで、この起源を解明するためにユウロピウムサイトへの元素置換を行い、物性変化を調べた。本年度は粉末試料を用いた高圧下での格子定数の変化と価数変化を調べた。実験はKEKのBL-18CとSPring-8のBL39XUで行った。その結果、ユウロピウムサイトに微量にSrを置換している時、置換していない試料に比べてc軸方向の格子定数が大きく変化することが分かった。X線吸収分光測定によると、置換により価数転移する圧力が高圧側にシフトしていくこと、そして、置換していない試料に比べて価数変化が連続して起きていることがわかった。これらの結果、置換系に見られた格子定数の異常な圧縮現象は、ユウロピウムサイトの価数変化と関係しており、これが非磁性のSr置換によって誘発されていることが明らかになった。本成果は現在論文にまとめて投稿準備中である。

今年，我们进行了以下研究，旨在阐明研究目标材料中磁各向异性的起源。 ① 今年，我们在居里温度TC以下进行了X射线磁圆二色性（XMCD）实验，以澄清表现出元素选择性/价态选择性磁各向异性的元素。该实验是在同步加速器辐射设施 SPring-8 BL25SU 上进行的。结果清楚地表明铁磁性是由Eu2+引起的。对其他元素进行了 XMCD 测量，但没有观察到它们的信号。此外，当通过将X射线的入射方向改变为0°和60°并扫描磁场来进行XMCD时，发现与磁化测量一样，也实现了垂直磁各向异性。还获得了再现性。结果，X射线吸收光谱也揭示了铕化合物具有巨大的磁各向异性，这是极其罕见的。获得的结果总结在一篇论文中并提交。 ② 待研究的材料由于压力或基底应力而表现出价态跃迁。因此，为了阐明其根源，我们用铕位点替换了元素，并研究了物理性质的变化。今年，我们使用粉末样品研究了高压下晶格常数和价态的变化。该实验是用KEK的BL-18C和SPring-8的BL39XU进行的。结果发现，当少量Sr被置换到铕位点时，与没有置换的样品相比，c轴方向上的晶格常数显着变化。 X射线吸收光谱显示，由于取代，价态跃迁发生的压力转移到更高的压力，并且与没有取代的样品相比，价态变化发生得更连续。这些结果表明，在取代体系中观察到的晶格常数的异常压缩与铕位点价态的变化有关，并且这是由非磁性Sr取代引起的。目前该成果正在整理成论文并准备提交。