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摂動下光電子二色性による磁性転移における微視的電子状態変化の解明

研究課題

研究課題/領域番号 20K20900
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
審査区分 中区分13:物性物理学およびその関連分野
研究機関大阪大学

研究代表者

関山 明  大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (40294160)

研究分担者 今田 真  立命館大学, 理工学部, 教授 (90240837)
海老原 孝雄  静岡大学, 理学部, 准教授 (20273162)
研究期間 (年度) 2020-07-30 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2021年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2020年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
キーワード光電子分光 / 二色性 / 磁性 / 偏光 / 磁気円二色性 / 磁場 / 強磁性 / 軌道対称性
研究開始時の研究の概要

本研究課題では、従来殆ど不可能と思われていた磁場中における光電子分光を硬X線励起によって実現し、励起光の偏光制御による線/円二色性を組み合わせる。そしてこの手法で、現実の磁性電子系における(エネルギー分解能よりも遥かに小さい)強/反強磁性転移による軌道対称性まで含めた微視的電子状態変化を観測・解明することを目的とする。この目的を達成するために3dないしは4f軌道が不完全殻になっている化合物磁性体の磁場中光電子分光測定を行う。

研究成果の概要

本課題では従来の光電子分光システムを活用して簡便に磁場中光電子分光を行えるようにするために新たな測定試料キャリアを設計・製作し測定試料表面上で50-200 mTの状態で光電子分光測定が可能なことがわかった。このキャリアを用いて単体鉄インゴットおよびMn2VAlの磁場中硬X線励起光電子磁気円二色性(光電子MCD)測定を行ったところ、Fe, Mn, V 2p内殻光電子スペクトルで明確な光電子MCDを観測することに成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

Society5.0実現にはその環境を支える材料が不可欠であるが、とりわけ磁性材料はICT社会に不可欠と言える。一方で磁性材料に求められる性質は多岐にわたり、特に省電力の観点では軟磁性体が有力であるが、残留磁化が小さいことが開発に不可欠な物性解明を妨げることが多々あった。そこで本研究では従来禁忌ともされてきた磁場中光電子分光を実用化し光電子磁気円二色性を観測できるようになった。これは今後の磁性材料・機能制御の点で大きな進歩と言える。

報告書

(3件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2022 2021 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (4件) 図書 (1件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Mn L2,3-edge EXAFS and Magnetic EXAFS Studies on the Halfmetallic Ferromagnet Co2MnSi2022

    • 著者名/発表者名
      Kogo Junya、Fujiwara Hidenori、Sekiyama Akira、Saitoh Yuji、Umetsu Rie Y.、Niki Kaori
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 91 号: 3 ページ: 034702-034702

    • DOI

      10.7566/jpsj.91.034702

    • NAID

      210000159606

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Detecting halfmetallic electronic structures of spintronic materials in a magnetic field2021

    • 著者名/発表者名
      Fujiwara H.、Umetsu R. Y.、Kuroda F.、Miyawaki J.、Kashiuchi T.、Nishimoto K.、Nagai K.、Sekiyama A.、Irizawa A.、Takeda Y.、Saitoh Y.、Oguchi T.、Harada Y.、Suga S.
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 11 号: 1 ページ: 18654-18654

    • DOI

      10.1038/s41598-021-97992-z

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] X線吸収磁気円二色性を用いた希土類化合物SmPt2Si2におけるPt磁性出現の可能性の検証2022

    • 著者名/発表者名
      藤本直央ほか
    • 学会等名
      日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 共鳴非弾性軟X線散乱によるハーフメタル型ホイスラー合金Co2MnX (X= Si, Ga, Ge)のスピン偏極電子構造研究2022

    • 著者名/発表者名
      笠原理加ほか
    • 学会等名
      日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 磁場中共鳴非弾性軟X線散乱(RIXS)による強磁性ホイスラー合金Co2FeSiのスピン偏極電子構造研究2021

    • 著者名/発表者名
      笠原理加ほか
    • 学会等名
      日本物理学会2021年秋季大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 直線偏光制御硬 X 線光電子分光によるホイスラー合金の価電子帯電子構造研究2021

    • 著者名/発表者名
      西本幸平ほか
    • 学会等名
      日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [図書] Photoelectron Spectroscopy -Bulk and Surface Electronic Structures- Second Edition2021

    • 著者名/発表者名
      S. Suga, A. Sekiyama, C. Tusche
    • 総ページ数
      511
    • 出版者
      Springer Nature
    • ISBN
      9783030640729
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [備考] Society 5.0実現への材料探索に! スピントロニクス材料の電子構造を可視化する新たな測定技術

    • URL

      https://resou.osaka-u.ac.jp/ja/research/2021/20210921_3

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [備考] 阪大基礎工関山研

    • URL

      http://decima.mp.es.osaka-u.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

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公開日: 2020-08-03   更新日: 2023-01-30  

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