ブリルアン散乱による金属磁性体のスピン波分光

使用布里渊散射的磁性金属材料的自旋波谱

• 批准号: 06640466
• 负责人: 吉原 章
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1994
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1994 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-06640466/
• 关键词: ブリルアン散乱; 金属磁性体; 単結晶超薄膜; スピン波; 表面磁気異方性; ブリルアン散乱; 金属磁性体; 単結晶超薄膜; スピン波; 表面磁気異方性

本研究の目的は、申請者が自作した世界最高クラスの性能を有する超高感度・高分解能タンデム型ブリルアン散乱装置を用いて、金属磁性体のスピン波振動数の温度・磁場依存性を測定し、交換相互作用を含む微視的磁気定数の決定を行うことにある。本研究では、強磁性Fe単結晶楔型超薄膜と反強磁性FeTiO_3単結晶(T_N=57K)についてスピン波測定を行った。前者では表面磁気異方性定数の決定と準2次元系のスピン波測定を、後者では低エネルギー音響型スピン波モードに対するエネルギーギャップの有無を調べることを目的とした。MBE法により作製されたFe楔型超薄膜(最大膜厚8.9A)のスピン波測定を室温で行い、膜厚2.6Aまでスピン波散乱を観測することが出来た。ここで、膜厚2.6Aは1.8原子層に対応する。スピン波振動数の磁場と膜厚依存性を測定し、飽和磁化と表面磁気異方性定数を膜厚の関数として決定することが出来た。この結果、かなり驚くべきことであるが、膜厚2.6Aでも飽和磁化はバルクの約85%程度の値を持つことが分かった。また、表面に垂直な方向の一軸表面磁気異方性と試料面内を安定方向とするバルクの形状磁気異方性の競合により、膜厚3Aを境に面内磁化から垂直磁化に移行することを見いだした。現在、単原子層のスピン波測定を目指し、測定が進められている。超薄膜のスピン波研究は非常に大きな成果を収めることが出来、ブリルアン散乱による(準)2次元系の磁性研究へのブレイクスルーが達成された。FeTiO_3単結晶のスピン波測定には、試料表面の高精度鏡面研磨と液体Heを用いた測定が必要であるため、現在までの段階では定量的な議論に耐えうるスピン波スペクトルは得られていない。クライオスタットに改修を加え、液体Heの持ち時間を現在の10時間から20時間程度まで長くする必要がある。今後も測定を継続し、音響型スピン波モードについてエネルギーギャップの有無を確認したい。

这项研究的目的是使用超高灵敏度，高分辨率的串联串联布里群散射装置来测量金属磁体的自旋波频率的温度和磁场依赖性，其性能水平最高，并确定显微镜磁性常数，包括交换相互作用。在这项研究中，在铁磁单晶楔形型超薄薄膜和抗磁磁性fetio_3单晶（T_N = 57K）上进行了自旋波测量。前者旨在确定表面磁各向异性常数并测量准2D系统中的自旋波，而后者旨在研究低能声音自旋波模式的能量隙或不存在。在室温下进行了由MBE方法产生的Fe楔形超薄膜（最大膜厚度8.9a）的自旋波测量，并且可以进行自旋波散射，最高为2.6a的膜厚度。在这里，2.6a的膜厚度对应于1.8原子层。测量自旋波频率的磁场和膜厚度依赖性，并可以确定饱和磁化和表面磁各向异性常数为膜厚度的功能。令人惊讶的是，该结果表明，即使在2.6a的膜厚度下，饱和磁化的值约为大块的85％。还发现，垂直于表面的方向上的单轴表面磁各向异性和大量的磁各向异性，其中样品内部是稳定的方向，从平面磁化磁化强度转移到膜厚度边界的垂直磁化。目前，正在进行测量，目的是测量单原子层的自旋波。超薄膜的自旋波研究取得了极大的成果，并且已经实现了使用布里鲁因散射研究磁性（Quasi-）2D系统的突破。由于fetio_3单晶的自旋波测量需要对样品表面进行高精度镜面抛光，并使用液体HE进行测量，因此没有旋转波谱可以在当前阶段承受定量讨论。需要修改低温恒温器，以使他的时间从目前的10个小时延长到大约20小时。我们希望将来继续测量，以检查声波模式是否存在能量差距。