2020 Fiscal Year Research-status Report
Real space analysis of the in-plane magnetic structure of a layered system using neutron spin echo technique
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19K12647
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| Research Institution | Japan Atomic Energy Agency |
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Principal Investigator |
丸山 龍治 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 J－PARCセンター, 研究主幹 (90379008)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 偏極中性子散乱 / 中性子光学 / 磁気多層膜 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
２０２０年度は、中性子スピンエコー法を用いた多層膜面内磁気構造の実空間における解析において必要となる、中性子偏極スーパーミラーや中性子スピンフリッパー等の中性子スピン制御デバイスの仕様に関する検討を進めた。このうち、特に中性子偏極スーパーミラーに関しては、ＪーＰＡＲＣ ＭＬＦで得られる幅広い波長領域をもつパルス中性子ビームを偏極可能であり、かつビーム強度を稼ぐために大型のイオンビームスパッタ装置を用いてスーパーミラーを大面積化するための研究開発を実施した。直径５００ｍｍの成膜可能面積に対して成膜レートを一様にするためにマスクの構造を最適化し、試料ホルダの異なる位置で周期長が一定の多層膜を成膜しエックス線反射率法により周期長を確認した結果、１％以内の成膜レート一様性を実現するとともに、（＋）スピン中性子の反射でニッケルの５倍の臨界角を持ち、かつ長さ４００ｍｍの中性子偏極スーパーミラーが成膜可能となった。本研究成果は査読を経て学術雑誌ＪＰＳ Ｃｏｎｆ．Ｐｒｏｃ．にて発表された（１０．研究発表参照）。また、Ｆｅ／Ｇｅ多層膜においてＧｅの層厚を２ｎｍ以下にすると、常温においてＧｅの層厚が減少するにつれて隣り合うＦｅ層の間で層間磁気カップリングが生じることを見出した。半導体ギャップにおいて層間磁気カップリングが生じるメカニズムに関しては、２０２１年度にさらに研究を継続し、学術雑誌に論文として投稿することを計画している。
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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
２０２０年度は、当初の計画どおり中性子スピン制御デバイスの仕様に関する検討を進め、幅広い偏極可能領域を持つ高性能中性子偏極スーパーミラーの大面積化に成功したこと等から、おおむね順調に進展していると判断することができる。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後も継続的に実空間での多層膜面内磁気構造解析のための中性子スピン制御デバイスの仕様検討を進め、必要に応じてそれらの研究開発を進める。さらに、本手法が目指すサイエンスであるバルクとは異なる多層膜特有の磁気特性（特に半導体ギャップにおける層間磁気カップリング）に関しても、系統的に研究を進める予定である。
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| Causes of Carryover |
中性子スピンフリッパーの仕様及び技術的検討に時間を要したために次年度使用額が生じた。次年度使用額は２０２１年度分と合わせて中性子スピン制御デバイスの開発費として、また半導体ギャップを介した層間磁気カップリングのメカニズム解明に関する研究費として使用する予定である。
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