ブリルアン散乱による金属人工格子の磁性・弾性の研究

利用布里渊散射研究金属人工晶格的磁性和弹性

基本信息

批准号：
03240204
负责人：
吉原章
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1991
资助国家：
日本
起止时间：
1991 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-03240204/
关键词：
金属人工格子ブリルアン散乱表面弾性波スピン波

项目摘要

[弾性研究] At/Co,Au/Co多層膜(東大先端研)とCu/Ni人工格子(関西学院大)について、表面弾性波の測定を行い、金属人工格子における異常力学物性を議論した。Cu/Ni人工格子では、積層周期20A付近でヤング率の異常増大が報告されているにも拘らず、ブリルアン散乱から求められた横波弾性率(C44)には、全く積層周期依存性が観測されなかった。Ag/CoとAu/Co多層膜では、積層周期が短くなるにつれ弾性定数C44の減少が観測された。Ag/Coでは、周期70A以下ではC44の減少が止まるのに対し(〜15%)、Au/Co多層膜では、積層周期20AでもC44の減少傾向(〜33%)が観測された。[磁性研究] PtMnSb/CuMnSbとFe/Cr多層膜(東北大金研)について、スピン波の測定を行った。併せて、これらの実験結果を解釈するために、2種類の任意の磁性体と非磁性体から構成された人工格子について、バルクスピン波の振動数を与える一般式を導出した。PtMnSbは室温で強磁性体があるが、CuMnSbは55Kに反強磁性相転移を持つ。PtMnSb(100A)/CuMnSb(10,50,100A)多層膜について、反強磁性相転移温度近傍でのスピン波の振舞いを詳細に調べた。20Kと120Kの間で、スピン波振動数に〜6%の増加が観測された。この増加は秩序変数型の温度変化を示す。CuMnSb層の反強磁性磁気秩序の形成にともない、部分格子磁化に比例した有効異方性磁場が強磁性層に誘起された効果として解釈できる。Fe(30A)/Cr(dCr)多層膜では、Cr層を介在したFe層間のRKKY型交換相互作用により、多層膜に巨視的磁気構造が形成される。交換相互作用が反強磁性型(dCr=12A)と強磁性型(20A)の多層膜について、スピン波スペクトルの計算と測定を行った。理論計算によれば、反強磁性構造のスペクトルには2組のピ-クが、強磁性構造では1組のピ-クが期待される。強磁性型試料については、理論と実験のよい一致が得られた。一方、反強磁性型試料については、高磁場下での強制強磁性状態では理論から期待される1組のピ-クが観測されたが、巨視的反強磁性構造が実現されていると思われる低磁場領域では、明瞭なスピン波ピ-クの観測には成功しておらず、測定が進行中である。

[弹性研究] 在At/Co、Au/Co多层膜（东京大学先端科学技术研究所）和Cu/Ni人造晶格（关西学院大学）上测量表面声波，以及金属的反常机械性能讨论了人造晶格。在Cu/Ni人造晶格中，尽管有报告称杨氏模量在20A附近的堆积周期异常增加，但在由布里渊散射确定的剪切波模量(C44)中没有观察到对堆积周期的依赖性。。对于Ag/Co和Au/Co多层膜，随着堆叠周期变短，观察到弹性常数C44降低。在 Ag/Co 中，C44 的减少在 70A 或更短的时间内停止（~15%），而在 Au/Co 多层膜中，即使在堆叠周期为20A。 [磁学研究] 我们对 PtMnSb/CuMnSb 和 Fe/Cr 多层膜（东北大学金属研究所）进行了自旋波测量。此外，为了解释这些实验结果，我们推导了一个通用公式，给出了由两种任意磁性和非磁性材料组成的人工晶格的体自旋波频率。 PtMnSb 在室温下具有铁磁性，而 CuMnSb 在 55K 时具有反铁磁性相变。我们详细研究了 PtMnSb(100A)/CuMnSb(10,50,100A) 多层薄膜中反铁磁相变温度附近的自旋波行为。在 20K 和 120K 之间观察到自旋波频率增加了约 6%。这种增加表明有序变量类型的温度变化。随着 CuMnSb 层中反铁磁磁序的形成，与亚晶格磁化强度成比例的有效各向异性磁场可以解释为铁磁层中感应的效应。在Fe(30A)/Cr(dCr)多层膜中，由于Fe层与Cr层之间的RKKY型交换相互作用，在多层膜中形成宏观磁结构。我们计算并测量了具有反铁磁（dCr=12A）和铁磁（20A）交换相互作用的多层薄膜的自旋波谱。根据理论计算，反铁磁结构的光谱中预计有两组峰，铁磁结构的光谱中预计有一组峰。对于铁磁型样品，理论与实验之间取得了良好的一致性。另一方面，对于反铁磁样品，在高磁场下的受迫铁磁状态下观察到了理论上预期的一对峰，但在低磁场区域中似乎已经实现了宏观反铁磁结构。尚未成功观察到清晰的自旋波峰，测量正在进行中。