2015 Fiscal Year Research-status Report
角型比が高い垂直磁化膜の磁化反転における前駆現象の解明
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15K04658
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| Research Institution | Japan Atomic Energy Agency |
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Principal Investigator |
安居院 あかね 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門・量子ビーム応用研究センター, 研究員 (20360406)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 磁化過程 / 垂直磁化膜 / コンプトン散乱 / 磁気円二色性吸収測定 / 磁気記録 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は希土類(RE)-遷移金属(TM)垂直磁化膜について、スピン、軌道、元素別に磁化反転現象を観測し、ミクロスコピックに磁化反転機構を解明することを目的とする。これには円偏光放射光励起による磁気コンプトン散乱及び磁気円二色性測定利用する。特に、より実用に近い角型比の高いRE-TM垂直磁化膜において、磁気スイッチング現象をミクロスコピックな観点から解明する。RE-TM垂直磁化膜は磁気記録材料として多く利用されている物質である。構成要素のREとTMは共に磁性元素であり、その種類及び組成比により膜の磁気的性質が大きく変化する。超高密度記録材料研究分野では、垂直磁化膜の実用化が進み磁気ディスクの大容量化が進んでいる。磁気記録の高速化には磁化反転のスイッチング過程の理解が必須であると考えられる。
H27年度はTb-Co系垂直磁化膜において、磁気コンプトン散乱を利用したスピン選択ヒステリシス測定とSQUIDによる全磁化測定を組み合わせ、軌道選択ヒステリシスの算出を行った。また、磁気コンプトン散乱測定を行った試料について、硬X線磁気円二色性測定でTM4p、RE5d成分についての印加磁場依存性を測定した。
測定は放射光施設SPring-8のBL08W及びBL39XUで、成膜条件の条件の異なる[Tb20Co80(120 nm)/Al (5nm)]10について行った。SQUID磁力計による測定、MCP測定・ MCD測定の結果が一致した。元素別（TbとCo）あるいはスピン・軌道別の磁化反転は系全体の磁化反転挙動と一致する。この系は、磁化反転が各要素で同時に起きており、従来の逆磁区の核発生による磁化反転モデルで記述できる。協同的な磁化反転はよい磁気記録材料の条件と考えられる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究では、RE-TM垂直磁化膜のミクロスコピックな磁化過程を観測し、磁化反転機構を解明する。磁化のミクロスコピックな磁化反転挙動は磁気コンプトン散乱、磁気円二色性吸収の磁場依存性を用い測定する。H27年度では、角型比の高い垂直磁化膜について磁気コンプトン散乱と磁気円二色性測定を同一試料二つについて行うことができた。さらに磁気コンプトン散乱測定の結果を解析し、スピン、軌道選択磁化曲線をえることができた。磁気コンプトンプロファイルを成分分離して構成元素別のスピン選択磁化線を得た。これらの磁化曲線を磁気円二色性測定によってえられた元素軌道別磁化曲線と比較した。全磁化曲線の異なる[Tb20Co80(120 nm)/Al (5nm)]10膜の結果を比較したところ、磁気モーメントの大きさや向きがことなっても、磁気の反転は系全体でそろって起きることが観測された。Tb23Co77膜のコンプトン散乱によるスピン、軌道選択磁化曲線では磁化反転の前後で前駆的な挙動が観測されている。今後は、系全体でそろって磁化反転が起きる場合と前駆的な挙動が見られる場合を比較していく。
軟X線での実験がまだできていないがコンプトン散乱と磁気円二色性測定を比較するという、平成27年度の最大の目標部分は達成されており、研究計画の進捗状況はおおむね順調と考えている。
これらの結果については磁気学会、物理学会でもすでに発表をし、他の研究者とも議論を進めている。また、国内誌に解説記事も寄せており、研究成果を広く発信している。
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| Strategy for Future Research Activity |
<前駆的な挙動の見極め>H28年度は系全体でそろって磁化反転が起きる場合と前駆的な挙動が見られる場合の条件の違いを見出し、それに従い新たに試料を成膜して検証する。
<総和則の適応>H28年度は軟X線磁気円二色性測定を行い総和則によって、<Sz>、も行っていく。
また、第一原理計算に基づく計算を行いシュミレーションからも検証する。
<シミュレーション>第一原理計算に基づくシミュレーションを行うためのワークステーションの整備の計画である。
<主な支出>研究費の主な支出は、第一原理計算に基づくシミュレーションを行うためのワークステーションの整備の計画である。また、国際会議VUV-X2016の外国出張費にスイス7日間の滞在で800千円程度と見積もっている。その他、国内学会への参加60千円と考えている。また、実験用の冶具、真空部品などの消耗品、パソコン用ソフトなどで250千円と考えている。
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| Causes of Carryover |
おもな理由はワークステーションの整備にかかるものである。研究の進捗状況から次年度に購入するほうが有効と判断し繰り越した。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
本年度、ワークステーションを整備する。
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[Journal Article] Melting of Pb Charge Glass and Simultaneous PbCr Charge Transfer in Pb-CrO3 as the Origin of Volume Collapse2015
Author(s)
Runze Yu, Hajime Hojo, Tetsu Watanuki, Masaichiro Mizumaki,Takashi Mizokawa, Kengo Oka, Hyunjeong Kim, Akihiko Machida, Kouji Sakaki, Yumiko Nakamura, Akane Agui, D. Mori, Yoshiyuki Inaguma, Martin Schlipf, Konstantin Rushchanskii, Marjana Lezzaic M. Matsuda, Jie Ma, Stuart A Calder, M. Isobe, Y. Ikuhara, and M. Azuma
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Journal Title
Journal of the Amarican Chemical Society
Volume: 137
Pages: 12719-12728
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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