共鳴X線磁気反射率測定による磁性体多層膜の内部構造の解明

通过共振 X 射线磁反射测量阐明磁性多层膜的内部结构

基本信息

批准号：
21K14539
负责人：
山本航平
金额：
$ 2.91万
依托单位：
Institute for Molecular Science
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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-21K14539/
关键词：
磁性体薄膜

项目摘要

深さ方向に複雑に構成された磁性体薄膜/多層膜は層間の相互作用に起因して多彩な磁性現象を示す。さらに磁性体の応用先として重要な記録媒体などにおいても多層膜構造を利用して有用な特性が実現されている。このような磁性体多層膜の磁性分布の深さ方向の直接観測による、薄膜中おける磁気構造の発現機構を解明するため、軟X線領域におけるXMCDを利用した反射率XMCD法による測定装置を分子研UVSOR BL4Bに設置し、テスト試料に対して実験を行った。測定セットアップは2軸の反射率計となっており、それと独立して動く永久磁石による磁場印可機構が備わっており、試料に対して面内、面直方向の磁場をかけることができる。昨年度までＸ線の検出はフォトダイオードによって行っていたが、本年度ではエネルギー分別可能なシリコンドリフトディテクターを導入し、基板からの蛍光X線の影響を排除し高角側の小さい信号を得られるようになった。磁場は0.35T程度であり、測定は室温で行った。試料の磁性層はCoFeBであり、キャップ層、下地層などによる振動構造が得られたとともに、XMCDに対応する差分であり、シミュレーションによる結果との一致が見られた。Co L吸収端にわたって同様の測定を行っており、XAS/XMCDスペクトル情報と反射率による構造情報との複合的な解析を行っている。さらに実験室系の硬X線での反射率測定を行い、構造情報を得たので、それと軟X線から得られる磁性情報と合わせた分析をすすめている。

在深度方向上具有复杂结构的磁性薄膜/多层膜由于层之间的相互作用而表现出多种磁现象。此外，在记录介质中使用多层膜结构已经实现了有用的特性，这是磁性材料的重要应用。为了通过直接观察磁性多层薄膜深度方向的磁分布来阐明薄膜中磁性结构的发展机制，我们开发了一种基于反射率XMCD方法的测量装置，该方法使用软X中的XMCD射线区域安装在实验室UVSOR BL4B中，并在测试样品上进行了实验。测量装置是双轴反射计，配备有使用独立移动的永磁体的磁场施加机构，可以在面内和垂直方向上向样品施加磁场。直到去年，X射线都是使用光电二极管检测的，但今年我们推出了能量可分离的硅漂移探测器，它消除了来自基板的荧光X射线的影响，使我们能够在高角度上获得小信号边。磁场约为0.35T，测量在室温下进行。样品的磁性层为CoFeB，得到了由于帽层、底层等引起的振动结构，其差异对应于XMCD，与仿真结果一致。在 Co L 吸收边上进行了类似的测量，并对 XAS/XMCD 光谱信息和基于反射率的结构信息进行了组合分析。此外，我们通过使用实验室硬X射线测量反射率获得了结构信息，现在正在进行将这些信息与从软X射线获得的磁信息相结合的分析。