ハーフメタル型ホイスラー合金の電子構造制御機構の解明

阐明半金属霍斯勒合金的电子结构控制机制

基本信息

批准号：
22K03527
负责人：
藤原秀紀
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究では、スピントロニクス材料の有力な候補であるハーフメタル型Co及びMn基フルホイスラー合金に対し、電子構造と磁気秩序構造の詳細を放射光分光測定により解明することを目的としている。初年度において特に高エネルギー光電子分光、及びX線吸収磁気円二色性測定（XAS-MCD）に焦点を当て研究を推進した。フェリ磁性体Mn2VAlに対する軟X線光電子分光により、Fermi準位近傍の電子構造はMn 3d成分が支配的であることを示し (学会発表１件)、角度分解光電子分光（ARPES）により明瞭なバンド分散およびフェルミ面を得ることに成功した。また、磁場中における硬X線光電子分光が測定機構を整備し、Co2MnSi及びMn2VAlの遷移金属（TM）2p内殻準位に明瞭な磁気円二色性（HAXPES-MCD）を見出した（学会発表3件、うち国際会議招待講演１件）。このMCD信号は磁性を司るTM 3d軌道の有効磁場による2p内殻準位のゼーマン分裂とスピン偏極に由来する。これまで申請者等は、２p内殻のスピン偏極を利用したスピン偏極電子構造観測手法として、磁場中共鳴非弾性X線散乱（RIXS-MCD）を開発・提案してきたが(国際会議招待講演1件、解説記事１件)、本研究の結果はRIXS―MCDの原理を実験的に裏付ける重要な成果といえる。以上に加え、ハーフメタル型ホイスラー合金Co2MnSiの2p吸収スペクトルに現れる広域X線吸収微細構造（EXAFS）に磁気円二色性（MEXAFS）を見出し、分光理論グループとの共同研究により多重散乱理論を用いた解析手法の開発を推進した（学会発表２件）。

本研究的目的是通过使用同步辐射光谱来阐明半金属钴基和锰基全霍斯勒合金的电子结构和磁有序结构的细节，这些合金是自旋电子材料的有希望的候选者。第一年，我们重点研究高能光电子能谱和X射线吸收磁圆二色性测量（XAS-MCD）。亚铁磁材料 Mn2VAl 的软 X 射线光电子能谱表明，费米能级附近的电子结构以 Mn 3d 成分为主（一项会议报告），角分辨光电子能谱 (ARPES) 揭示了清晰的能带色散，并成功地实现了这一点。获得费米面。此外，我们开发了磁场中硬 X 射线光电子能谱的测量机制，并在 Co2MnSi 和 Mn2VAl 的过渡金属 (TM) 2p 核能级中发现了清晰的磁性圆二色性 (HAXPES-MCD)（会议演示）3 ，其中包括 1 次国际会议特邀报告）。该 MCD 信号源于 TM 3d 轨道的有效磁场控制磁性的 2p 核心能级的塞曼分裂和自旋极化。到目前为止，申请人和其他人已经开发并提出了磁场中的共振非弹性X射线散射（RIXS-MCD）作为利用2p内壳的自旋极化的自旋极化电子结构观察方法（1讲，. 1篇说明文章）这项研究的结果可以说是在实验上支持RIXS-MCD原理的重要结果。除此之外，我们还发现了半金属Heusler合金Co2MnSi的2p吸收光谱中出现的扩展X射线吸收精细结构（EXAFS）中的磁圆二色性（MEXAFS），并通过与我们的共同研究应用了多重散射理论。光谱理论组在此基础上推动了分析方法的发展（学术会议上的2次演讲）。