種々の基盤上に物理吸着した酸素モノレイヤーの磁気相転移

物理吸附在各种基材上的单氧层的磁相变

• 批准号: 05640405
• 负责人: 村上 洋一
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1993
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1993 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-05640405/
• 关键词: モノレイヤー; 磁気相転移; 2次元磁気秩序; 酸素分子

本研究では、黒鉛以外の基盤に酸素分子を物理吸着させ、モノレイヤーを作り、その構造及び磁気的性質を調べ、黒鉛上酸素モノレイヤー系と比較を行なった。以下に述べるように、これらの系においては基盤との相互作用が重要であることが明らかになった。1.基盤を、半金属である黒鉛から、結晶構造はほとんど黒鉛と同じであるが、絶縁体であるボロンナイトライド(h-BN)に変えた。放射光を利用した、精密なx線回折実験より、この系の温度-酸素被覆率相図の上に現われるすべての相で、構造決定を行なった。酸素分子軸が基盤層に平行である低密度相と垂直である高密度相については、黒鉛上のものと同じ構造を持つことが分かった。特徴的な事は、低密度相と高密度相の間に、黒鉛上のものにない、新しい相が存在することである。この相の構造は、酸素分子軸が基盤層に対して、ある角度を持ったものである。また、この相は、低温で磁気的秩序相に格子歪みを伴って、1次相転移をすることが明らかになった。その相転移点で、構造的には、対称性は変わらないが面内格子定数の比が変化する。磁気的には、磁化率のヒステリシスを伴う急激な変化が観測された。高温相では1次元的な短距離磁気秩序が発達した状態で、低温相では2次元的長距離秩序が存在しているものと考えている。2.黒鉛基盤上にまず第1層目として、Ar原子のモノレイヤーを作り、その上に第2層目として酸素モノレイヤーを成長させた。酸素モノレイヤーは層状成長していることが、蒸気圧測定より分かった。T=2.0Kまでキュリーワイス的な磁化率が観測され、長距離秩序はないが、発達した短距離秩序が存在することが明らかになった。この酸素モノレイヤーの構造を決定することを計画している。

在这项研究中，我们通过将氧分子物理吸附到石墨以外的基材上来创建单层，研究其结构和磁性，并将其与石墨上的氧单层系统进行比较。如下所述，很明显，与基材的相互作用在这些系统中很重要。 1. 基材由非金属石墨改为氮化硼（h-BN），氮化硼具有与石墨几乎相同的晶体结构，但为绝缘体。通过使用同步加速器辐射的精确X射线衍射实验，我们确定了该系统的温度-氧覆盖相图上出现的所有相的结构。氧分子轴平行于基底层的低密度相和垂直于基底层的高密度相被发现具有与石墨上相同的结构。其特征是在低密度相和高密度相之间存在石墨上不存在的新相。该相的结构使得氧分子轴相对于基层具有一定的角度。研究还表明，该相在低温下经历一级相变，并伴随着磁有序相的晶格畸变。在相变点，结构的对称性没有变化，但面内晶格常数的比率发生变化。在磁性方面，观察到伴随磁滞现象的磁化率的快速变化。我们认为，在高温相中发展出一维短程磁序，而在低温相中则存在二维长程磁序。 2. 首先，在石墨基板上创建单层 Ar 原子作为第一层，然后在其顶部生长单层氧作为第二层。蒸气压测量表明氧单层呈层状生长。在T=2.0K时观察到类居里-韦斯磁化率，表明不存在长程有序，而是发育良好的短程有序。他们计划确定这个氧单层的结构。