スピン波ブリルアン散乱による磁性超薄膜の量子井戸効果の研究

利用自旋波布里渊散射研究超薄磁性薄膜中的量子阱效应

• 批准号: 08640440
• 负责人: 吉原 章
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Ishinomaki Senshu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 1996
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1996 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08640440/
• 关键词: ブリルアン散乱; スピン波; 磁性超薄膜; 量子井戸効果; 磁気光学効果; 表面磁気異方性; ブリルアン散乱; スピン波; 磁性超薄膜; 量子井戸効果; 磁気光学効果; 表面磁気異方性

本研究では、MBE法により作成された楔型Fe超薄膜(最大膜厚8.9A)中に熱的に励起されたスピン波によるレーザー光の非弾性散乱を、ブリルアン散乱を用いて測定した。測定は全て室温で行なった。1)膜厚2.6A(平均膜厚1.8原子層)においてもシャープなスピン波ピークが観測されたことから、膜厚2.6Aにおいても強磁性状態にあることが証明された。、また、スピン波振動数の磁場変化に対する膜厚依存性の測定から、表面磁気異方性定数を含む磁気定数の膜厚依存性を決定した。その結果、a)容易磁化方向が、表面垂直磁気異方性と形状磁気方性の競合のため、膜厚減少と共に膜厚3A付近で面内磁化から垂直磁化に移行すること、b)膜厚2.6Aにおいてもバルク磁化の約9割程度の値が保持されていることが分かった。2)超薄膜中の電子は、膜厚方向の束縛条件のため量子井戸準位を形成する。この量子井戸効果は、磁気光学スペクトル中に一種の量子振動として観測される。スピン波ブリルアン散乱強度は磁気光学係数で書けるため、スピン波散乱強度にも量子振動効果が現われることが期待される。励起レーザー光エネルギー2.54eV(波長4880A)に対し、散乱強度の顕著な膜厚依存性が観測された膜厚5A付近(n=2の量子準位に対応)で、励起レーザー光のエネルギーと膜厚を変えてスピン波散乱を測定することにより、量子振動を観測することを試みた。本研究で使用したArレーザーでは2.54eVと2.41eVが使用可能であるが、エネルギー差が0.1eVと小さいため、測定精度内で結果に有為な差は認められなかった。この結果はブリルアン散乱による量子井戸効果の検出可能性を否定するものではなく、今後はn=3の量子準位が関与すると期待される膜厚10A付近の試料を用意して、更に測定を進めて行くことを考えている。

在这项研究中，使用Brillouin散射测量了MBE方法产生的楔形超薄FE膜（最大膜厚度8.9a）在楔形超薄FE膜（最大膜厚度8.9a）中热激发激光散射的非弹性散射。所有测量均在室温下进行。 1）即使在2.6a的膜厚度（平均膜厚度为1.8原子层）处观察到尖锐的自旋峰，并且证明膜厚度是铁磁性的，而在膜厚度为2.6a的厚度也是如此。此外，从膜厚度依赖于旋转波频率的磁场变化的测量中，确定了磁性磁场的厚度依赖性，包括表面磁各向异性常数。结果，发现a）易于磁化方向从平面磁化磁化强度转移到膜厚度3a周围的垂直磁化，这是由于表面垂直磁各向异性和形状磁性之间的竞争，以及膜厚度的下降以及b）构造磁化厚度约90％的膜厚度的值2.6a的价值约为90％。 2）由于膜厚度方向的约束条件，超薄膜中的电子形成量子井水平。在磁光谱中，该量子孔效应被视为一种量子振荡。由于旋转波纹布鲁因散射强度可以写成磁光系数，因此预计在自旋波散射强度中也可以看到量子振动效果。我们试图通过在5A左右的激发激光束的能量和膜厚度来测量自旋波散射来观察量子振荡，在5A左右观察到散射强度，在该激发强度强度显着取决于激发激光束能量2.54EV（波长48880a）。本研究中使用的AR激光器可以使用2.54 eV和2.41 eV，但是能量差为0.1 eV，因此在测量精度内的结果中没有观察到显着差异。该结果并未否认检测由布里鲁因散射引起的量子井效应，并且正在考虑通过制备膜厚度约为10a的样品来考虑进一步的测量，这预计将与n = 3量子水平有关，并进行进一步的测量。