2019 Fiscal Year Annual Research Report
Establishment of soft X-ray magnetic circular dichroism microscopy separating stochastically overlapped magnetization processes
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18K18311
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
豊木 研太郎 大阪大学, 工学研究科, 助教 (90780007)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 時分割 / XMCD / 走査型X線顕微鏡 / 磁化過程 / 確率論的 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，確率的な現象をその素過程ごとに分離可能なポンプ－プローブ法を開発し，走査型軟X線磁気円二色性(XMCD)顕微鏡への導入することを目指した．これを実現するため，パルス毎にField Programmable Logic Gate (FPGA)を用いてX線の波高解析を行い，波高の確率分布を解析する，本研究独自の手法の開発を行った．この手法を用いて，Ni/Co人工格子膜の磁化過程解析に取り組んだ．
まず，放射光を用いた顕微計測の補助として，異常Hall効果を用いた交流帯磁率の磁場依存性測定法の開発を行い，これを，Ni/Co人工格子膜に適用した．異常Hall効果を用いた交流帯磁率測定では，少なくとも1 kHz程度までは直流リコイル曲線の傾きとほぼ等しい帯磁率が得られることがわかった．得られた帯磁率は，振幅3 Oe程度の交流磁場に対して，おおよそ飽和磁化に対しての割合で，0.1%程度であった．ほぼ同設計のNi/Co人工格子膜を走査型軟XMCD顕微鏡で観察を行ったところ，およそ50-100 nm程度の磁区幅が得られた．したがって，0.1%程度の磁化の変化は磁壁の移動距離は，0.5~1.0 nm程度に対応する．
本研究で開発する手法における確率分布の信号雑音比は，平均化回数に対して1/3～1/4乗程度でしか改善せず，通常の平均における1/2乗則に比べるとより，積算回数が必要となる．したがって，高い繰り返しレートで波高解析を行うことが非常に重要となる．本研究では，FPGA内での波高解析の方法を工夫することによって，最高で約100 kHzの繰り返しでの波高解析を実現した．さらに高周波磁場印加可能な小型コイルを具備した試料ホルダを作製した．その結果，透過法によって試料のXMCD信号の測定を行い，波高解析を伴うイメージング手法でも，磁区像の観察は可能であることを示した．
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