鉄薄膜界面の電子状態変化による界面磁気構造・相転移の制御

通过铁薄膜界面电子态变化控制界面磁结构和相变

• 批准号: 19K05261
• 负责人: 河内 泰三
• 金额: $ 2.83万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19K05261/
• 关键词: 表面磁性; 表面フェルベー転移; 磁性; 表面; フォノン; ソフト化; アモルファス; 鉄合金; 磁気相転移; 磁気異方性; 表面界面磁性; ノンコリニア磁気構造; 界面磁性

本年度は、界面磁気構造・相転移の制御を鉄薄膜の電子状態変化によって制御することを念頭に、まず初めに、電荷秩序の相転移としてフェルベー転移の名で知られる金属―絶縁体転移を伴うフェリ磁性体として知られるマグネタイト（四酸化三鉄）（１１１）表面における電子状態変化と磁性との相関を、５７Ｆｅ同位体をプローブとする放射光核共鳴散乱法を用いて調べた。マグネタイト中の鉄は四面体サイト状的に酸素に囲まれるＡサイトにＦｅ３＋と八面体的に８個の酸素に囲まれるＢサイトにＦｅ２＋及びＦｅ３＋があり、フェルベー転移温度の１２２Ｋを境として、低温では、ＢサイトにおけるＦｅ２＋とＦｅ３＋が電荷秩序状態をとり、転移温度以上では、Ｂサイトにおける鉄の価数が無秩序化して平均してＦｅ２．５＋（２＋／３＋）をとると考えられている。表面を、試料温度５００、２９７、８５Ｋで観測した結果、フェルベー転移温度１２２Ｋ以上では、ＢサイトＦｅ（２＋／３＋）成分とＡサイトＦｅ３＋成分が観測されていたのに対し、８５Ｋでは、Ｂサイト２＋に相当する成分とＢサイトＦｅ３＋及びＡサイトＦｅ３＋に相当する成分に相当する成分が観測され、表面においてもフェルベー転移を示唆する結果となった。一方、フェリ磁性を呈してるＦｅ３＋サイトおよびＦｅ２＋サイトの内部磁場の大きさ及び比率を解析した結果は、フェルベー転移におけるバルクで観測された変化とと同様な温度変化を示すという結果が得られた。表面における鉄の電子状態変化に伴う異なる鉄原子サイトの磁性変化の観測可能とできたことにより、界面に５７Ｆｅプローブ層を挿入することにより、界面の電子状態制御にともなう、界面磁気構造制御の観測可能量とできることを確認することができた。

In this year, with the control of the interface magnetic structure and phase transitions being controlled by changes in the electronic state of the iron thin film, we first investigated the correlation between the electronic state changes and magnetism on the surface of magnetite (triferifer tetroxide) (111), known as a ferrimagnetic material with metal-insulator transitions known as the Ferbert transition as a phase transition of charge order, using a synchrotron使用57FE同位素作为探针的光核共振散射方法。磁铁矿中的铁在Fe3+和Fe3+的一个位置中发现在四面体状状态下被氧包围的位置，而B位点的Fe2+和Fe3+在B位置，该位点被八个八面的氧气包围，在八个八面的氧气中，在低温，Fe2+和Fe3+在B站点的平均温度和fe fe的平均温度，在Be的平均温度下，Valce and ver2。 （2+/3+）。 The surface was observed at sample temperatures of 500, 297, and 85 K. The B-site Fe(2+/3+) and A-site Fe3+ components were observed at the Ferbae transition temperature above 122 K, whereas at 85 K, components corresponding to B-site 2+ and components corresponding to B-site Fe3+ and A-site Fe3+ were observed, indicating the Ferbae transition on the surface as well.另一方面，对表现出铁磁性特性的Fe3+和Fe2+位点的内部磁场的幅度和比率的分析显示，温度变化与Ferbae过渡期间大块中观察到的变化相似。通过使不同铁原子位点的磁化变化由于表面上的铁状态而导致的磁变化，可以确认，通过在界面插入一个57FE的探针层，可以控制界面的磁性结构，这是可观察到的磁性界面结构的量，这是与界面相结合的磁性界面结构。

项目成果

NONCOLLINEAR MAGNETIC STRUCTURE AND TWO-DIMENTIONAL PHASE TRANSITION AT THE SURFACE REGION OF FE3O4(100)

FE3O4(100)表面非共线磁结构与二维相变

• 发表时间: 2021
• 作者: Taizo Kawauchi;Yoshio Miura;Kanta Asakawa;Katsuyuki Fukutani
• 通讯作者: Katsuyuki Fukutani

Observation of Softened Phonons on the Surface of Fe-based Metallic Glass Thin Films

铁基金属玻璃薄膜表面软化声子的观察

• 发表时间: 2022
• 作者: Taizo Kawauchi ;Katsuyuki Fukutani;Niklas Bonninghoff and Jinn P.Chu
• 通讯作者: Niklas Bonninghoff and Jinn P.Chu

Mossbauer spectroscopy of B20-type FeGe Thin Film Epitaxially grown on Si(111)

Si(111)上外延生长的B20型FeGe薄膜的穆斯堡尔谱

• 发表时间: 2019
• 作者: Ishihara Jun;Kitazawa Go;Furusho Yuya;Ohno Yuzo;Ohno Hideo;Miyajima Kensuke;河内 泰三
• 通讯作者: 河内 泰三

Magnetic structure and phase transition at the surface region of Fe3O4(100)

• DOI: 10.1088/2399-6528/abc8da
• 发表时间: 2020-11-01
• 期刊: JOURNAL OF PHYSICS COMMUNICATIONS
• 影响因子: 1.2
• 作者: Kawauchi, Taizo;Miura, Yoshio;Fukutani, Katsuyuki
• 通讯作者: Fukutani, Katsuyuki