磁性多層膜の埋もれた電子・磁気状態解析を可能にする磁場印加その場光電子分光計測

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K12655
• Research Institution: Japan Synchrotron Radiation Research Institute
• Principal Investigator: 保井 晃 公益財団法人高輝度光科学研究センター, 分光・イメージング推進室, 主幹研究員 (40455291)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 光電子分光 / 磁性材料 / 磁気物性 / 放射光

Outline of Annual Research Achievements

本研究は放射光を用いたスピントロニクスデバイス中の磁化分布解析を可能にする、可変磁場印加条件下での硬X線光電子分光(HAXPES)計測技術の開発を行うことを目的としている。今年度は磁場印加システムの設計と、スピントロニクス材料の詳細な電子・磁気状態解析を可能にする共鳴条件下でのHAXPESスペクトルの円二色性(MCD)計測の試験測定を行った。
電磁場解析ソフトウェアを用いて電磁石を用いた磁場強度可変の磁場印加システムの設計を行ったが、試料付近の漏洩磁場の影響を低減することが予想以上に困難であることが判明し、一旦、永久磁石を用いた磁場強度可変のシステム開発に切り替えた。磁石と試料間の距離を変えることで磁場強度を調整する機構を考案し、このシステムを製作した。製作したシステムを用いた試験測定は次年度に大型放射光施設であるSPring-8のHAXPESビームラインBL09XUにて行う予定である。
吸収端近傍でエネルギー掃引しながらHAXPESのMCD計測(MCD-HAXPES)を行うことで、従来のMCD-HAXPES計測や吸収計測では得られない詳細な電子・磁気状態解析が可能になる。この共鳴MCD-HAXPES計測を行うには、各入射光エネルギーで円偏光を得るためにダイヤモンド移相子を詳細に調整しなければならない。この自動調整技術を確立し、CoFe試料を用いて試験測定をSPring-8 BL09XUのHAXPES装置を用いて行った。各入射光エネルギーでFe 2p内殻のMCD-HAXPESスペクトルを得ることに成功した。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本研究での開発要素は可変磁場印加条件下でのHAXPES計測を行うための磁場印加システム開発と電子・磁気状態の詳細解析が可能になる共鳴MCD-HAXPES計測技術の確立である。今年度は、永久磁石による可変磁場印加システム開発を行うとともに、共鳴MCD-HAXPES計測の試験測定に成功した。

Strategy for Future Research Activity

次年度はより磁場強度調整の自由度が高い電磁石による磁場印加システム開発を行う。そのシステムを用いて、今年度、測定技術を確立した共鳴MCD-HAXPES計測を行い、スピントロニクスデバイス中の磁化分布解析技術の確立を目指す。

Causes of Carryover

コロナ禍の影響で学会参加ができず、SPring-8での放射光実験も1回実施することができなかったため、予定よりも多くの繰越金が発生した。
次年度は、電磁石による磁場強度可変の磁場印加システム開発を行うとともに、今年度、技術確立した共鳴MCD-HAXPES計測実験を2回行う予定である。