MnBi系単結晶および人工格子のMBE成長と非線形磁気光学効果による評価

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10450004
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Tokyo University of Agriculture and Technology
• Principal Investigator: 佐藤 勝昭 東京農工大学, 工学部, 教授 (50170733)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 石橋 隆幸 東京農工大学, 工学部, 助手 (20272635) ; 森下 義隆 東京農工大学, 工学部, 助教授 (00272633)
• Keywords: MnBi / 分子線エピタキシー法 / 磁気光学 / MgO基板 / Al_2O_3基板

Research Abstract

本年度は、分子線エピタキシー装置にMn用のクヌードセンセルと組み込み、MnBi薄膜の作製を行った。まず、基板の検討を行い、MgO(001),MgO(111),Al_2O_3(001)等の基板上に薄膜を形成した。さらに、薄膜と基板結晶の格子定数のミスマッチを緩和する目的から、AuおよびCuをこれらの基板上にバッファー層として形成した。
MgO(001),MgO(111),Al_2O_3(001)基板上へ直接MnとBiを蒸着した場合、多結晶ではあるがMnBi結晶の成長を確認した。MgO(001)基板上に形成したAu(111)バッファー層上への成長では、(10.2)優先配向膜が得られた。また、MgO(111)基板上に形成したCu(111)バッファー層上の成長では、(10.2)および(11.0)配向の薄膜を形成することができた。しかしながら、完全な単一配向膜は得られていない。この原因としては、バッファ層の表面平坦性が不十分であることや、格子定数のミスマッチが原因であると考えられる。
これらの作製したMnBiの薄膜の磁気特性については、VSMを用いてM-H測定を行った。その結果、200ガウス程度の飽和磁化を持つことがわかった。この値は、これまでに報告のある値よりも一桁程低い。この原因は、結晶性が不十分であることが考えられる。さらに、632.8nmにおけるカーヒステリシスの測定から、0.15度程度のカー回転角を有するMnBi薄膜であることがわかった。

Research Products

• [Publications] R.Hayashi,K.Terayama,T.Ishibashi,K.Sato: "MnBi thin films prepared by molecular-beam epitaxy technique" Proceedings of Mag.Opt.Rec.Int.Symp.1999. (印刷中). (1999)
• [Publications] 林亮太、寺山公太、石橋隆幸、佐藤勝昭: "分子線エピタキシー法によるMnBi薄膜の作製" 第46回応用物理学関係連合講演会予稿集. 一分冊(印刷中). (1999)
• [Publications] 寺山公太、林亮太、早田幸嗣、石橋隆幸、佐藤勝昭: "分子線エピタキシー法によるMnBi薄膜の作製" 第59回応用物理学会学術講演会予稿集. 一分冊. 130-130 (1998)
• [Publications] 石橋隆幸、佐藤勝昭: "分子線エピタキシー法によるMnBi薄膜の作製" 科研費特定領域研究平成10年度第2回研究会資料集. 2・3. 31-32 (1999)
• [Publications] K.Sato et al.: "Nonlinear magneto-optical effect in Fe/Au superlattices" Proc 4th Int.Symp.Phys.Magn.Materials,Sendai,August 25,1998,J.Magn.Soc.Jpn.23,[1-2]. 352-354 (1999)