1994 Fiscal Year Annual Research Report
超高感度・高分解能タンデム型ブリルアン散乱装置の試作と磁性体研究への応用
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05555084
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| Research Institution | TOHOKU UNIVERSITY |
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Principal Investigator |
吉原 章 東北大学, 科学計測研究所, 助手 (40166989)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
島田 寛 東北大学, 科学計測研究所, 教授 (00006157)
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| Keywords | ブリルアン散乱 / タンデム型ファブリ・ペロ-干渉計 / 金属磁性体 / 単結晶超薄膜 / スピン波 / 磁気定数 / 表面磁気異方性 |
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| Research Abstract |
本研究で世界最高レベルの分光感度を分解能を有するダンデムマルチパス型ブリルアン散乱装置の試作を行い、各種磁性材料の磁気定数評価への応用を試みた。完成した装置は、3+3又は3+5パスで使用することが出来る。分光器の長時間安定性を確保するため、マスター/スレーブ制御方式と時間分割制御方式を開発し、数時間以上にわたるスペクトルの連続積算を可能にした。この装置と、これまで使用してきた5パス型散乱装置の性能を比較すると、3+3パスで使用した場合、分光感度で100倍、分解能で3倍、3+5パスでは分光感度で10万倍、分解能で5倍の性能向上を達成することが出来た。また、測定エネルギー範囲をこれまでの0.5meVから〜3meVに拡張され、中性子非弾性散乱の下限域をカバーすることが可能になった。
本研究の最も重要な成果は、膜厚が数原子以下の磁性超薄膜のスピン波測定と表面磁気異方性の定量的評価への道が拓かれたことにある。MBE法により作成されたAu/Fe(0〜9A)/Au超薄膜について測定を行い、室温でFe膜厚2.6A(1.8原子層)までスピン波を観測することに成功し、膜厚3A以下で面内磁化から垂直磁化に移行することを明らかにした。これは、面直方向を容易方向とする表面磁気異方性と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る効果である。表面磁気異方性を定量的に決定し、超薄膜の磁性を理解することは、多層膜や人工格子で重要な磁性層間に働く交換相互作用や双極子相互作用を理解することは、多層膜は人工格子で重要な磁性層間に働く交換相互作用や双極子相互作用を理解するための出発点になる。現在、反強磁性層間相互作用を持つCo系多層膜のスピン波研究が進行中である。
磁性研究に加えて、金属多層膜・人工格子の表面弾性波研究、ガラス形成液体のダイナミック研究への適用も行い、多くの成果を上げることが出来た。これらの研究を通じ、本装置が世界のトップレベルの性能を有していることを実証した。
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[Publications] A.Yoshihara: "Beillouis Scattering Detemination of Magnetic and Elastic Constants in Invar-type La(Fe_xAl_<1-x>)_<13>Amorphous Alloy Films" J.Appl.Phys.75. 1733-1738 (1994)
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[Publications] A.Yoshihara: "Construction of a vemier Tandem (3+3)-pass Brillouin Spectrometer and Its Application to Surface Acoustic Wave Study in Metallic Multilayer Films" Jpn J.Appl.Phys.33. 3100-3109 (1994)
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[Publications] T.H.Chiang: "Large Magnetoelastic Effects inCe-Fe Amorphous Alloys" Mater.Sci.and Eng.A181-182. 958-961 (1994)
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[Publications] A.Yoshihara: "Magnon Brillouin Scattering from an Amorphous CoNbZr Thin Film" Jpn J.Appl.Phys.Suppl.33. 3927-3928 (1994)
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[Publications] A.Yoshihara: "Brillouin Scattering from Spin Waves in an Ultrathin Fe Wedge" Jpn J.Appl.Phys.34-1. 217-219 (1995)
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[Publications] 吉原 章: "金属薄膜のプリルアン散乱" 日本金属学会会報. 34(掲載予定). (1995)
