金属単原子薄膜における強磁性発現機構の研究

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09440134
• 研究機関: 高エネルギー加速器研究機構
• 研究代表者: 柿崎 明人 高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 教授 (60106747)
• 研究分担者: 斉藤 智彦 高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 助手 (30311129) ; 木村 昭夫 東京大学, 物性研究所, 助手 (00272534)
• キーワード: スピン分解光電子分光 / 強磁性 / 磁性薄膜 / 表面電子状態 / スピン電子状態

研究概要

本研究の目的は、磁性薄膜の電子状態の詳細を明らかにし、磁性薄膜の磁気的性質の起源を探ることである。本研究では、磁性・非磁性単結晶試料上に成長させた磁性薄膜単結晶の電子状態を、スピン分解光電子分光によって明らかにし、磁性単原子薄膜の電子状態のスピン依存性、表面原子構造と電子状態との相関について詳細に調べることをめざしている。本年度は、遷移金属強磁性体である鉄、コバルトについて構造の確定した薄膜を作成して単原子薄膜の生成過程を調べるとともに、作成した磁性原子薄膜の電子状態とスピン依存性を放射光を用いたスピン分解光電子分光実験によって研究した。
その結果、(1)コバルト単結晶薄膜上およびパラジウム単結晶表面上で生成した鉄の単結晶薄膜の原子構造と電子状態が膜厚によって大きく異なることを確認するとともに、表面電子状態がスピン依存性をもつことを明らかにした。(2)また、ロジウム(001)面上で生成した鉄の単結晶薄膜は膜厚が大きくなるとともに面心立方格子(fccFe)から体心立方格子(bccFe)をもつ原子構造へと変化していくことを見い出した。ロジウム表面と鉄薄膜の格子不整合と歪の緩和過程に起因するこの構造の変化はfccFeとbccFeの間を埋める鉄の電子状態を調べる上で大きな役割を果たすと思われる。(3)さらに、金(111)上に成長したCo薄膜の垂直磁化の原因が金(111)の表面電子状態との混成によるものであることも見い出した。
(2)、(3)については、今後スピン角度分解光電子分光によって電子状態と薄膜が示す強磁性の関係を調べることにしている。

研究成果

• [文献書誌] A.Kakizaki: "Spin-resolved photoemission of ferromagnetic Ni valence band" J.Electron Spectrosc.Relat.Phonom.88-91. 163-170 (1998)
• [文献書誌] S.Ueda: "Magnetic dichroism in angle resolved photoemission of ferromagnetic nickel" J.Electron Spectrosc.Relat.Phonom.88-91. 191-194 (1998)
• [文献書誌] M.Sawada: "Analysis of temperature-dependent spin-resolved photoemission of Ni(110)by a model based on a single-particle approximation" J.Electron Spectrosc.Relat.Phonom.88-91. 201-204 (1998)
• [文献書誌] K.Shimada: "Spin-and angle-resolved photoemission spectroscopy of ferromagnetic MnAs" J.Electron Spectrosc.Relat.Phonom.88-91. 207-210 (1998)
• [文献書誌] O.Rader: "Surface preparation and spin-rsolved photoemission of epitaxial MnSb(0001)films on GaAs(111)" J.Electron Spectrosc.Relat.Phonom.88-91. 225-228 (1998)
• [文献書誌] S.Qiao: "Spin dependent electronic structures of Ni(110)-p(2×1)O and Ni(110)-c(2×2)S studied by spin-and angle-resolved photoeelectron spectroscopy" J.Electron Spectrosc.Relat.Phonom.88-91. 229-232 (1998)
• [文献書誌] K.S.An: "Electronic structure of Si(113)2×2-Cs surface studied ARUPS" J.Electron Spectrosc.Relat.Phonom.88-91. 701-706 (1998)
• [文献書誌] C.C.Hwang: "Cesium core level binding energy shift at the O2/Cs/Si(113)surface" J.Electron Spectrosc.Relat.Phonom.88-91. 733-740 (1998)
• [文献書誌] A.Kakizaki: "Valence band structure of ferromagnetic Ni observed by spin-and angle-resolved photoemission(invited)" J.Electron Spectrosc.Relat.Phonom.92. 25-30 (1998)
• [文献書誌] N.Kamakura: "Spin-and angle-resolved photoemission of fct Fe/Co(001)" J.Electron Spectrosc.Relat.Phonom.92. 45-47 (1998)
• [文献書誌] K.Ono: "Spin-resolved photoemission studies of Ni(110)-adsorbate systems" J.Electron Spectrosc.Relat.Phonom.92. 49-52 (1998)
• [文献書誌] A.Kakizaki: "Electron correlation effects observed in surface resonance states of LaB6(110)" Magnerism and Electronic Correlations in Local-Moment Systems. vol.1. 341-348 (1998)
• [文献書誌] O.Rader: "Exchange splitting of Mn-and Sb-derived states by spin-resolved valence-band photoemission of MnSb(0001)" Phys.Rev.B57. R689-692 (1998)
• [文献書誌] T.Okane: "Atomic diffusion and electronic structures of Ce/Ni(110)and Ce/Cu(110)systems" J.Phys.Soc.Jpn.67. 264-271 (1998)
• [文献書誌] H.W.Yoem: "Anisotropy of spin-orbit branching ratio in angle-resolved photoemission from adsorbate layers" Surf.Sci.395. L236-241 (1998)
• [文献書誌] K.Shimada: "Spin-integrated and spin-resolved photoemission study of Fe chalcogenides" Phys.Rev.B57. 8845-8853 (1998)
• [文献書誌] K.Ono: "Electron correrlation effects in ferromagnetic Ni observed by spin-and angle-resolved photoemission" Solid State Commun.107. 153-157 (1998)
• [文献書誌] K.S.An: "Surface structure and segregation of the Pt3Co(110)surface induced by oxygen." Surf.Sci.401. 336-343 (1998)
• [文献書誌] M.Shimomura: "X-ray photoelectron diffraction and surface core-level shift study of clean InP(001)" Surf.Sci.412/413. 625-630 (1998)
• [文献書誌] C.-C.Hwang: "Bonding nature between oxygen and sodium on Si(113)surface" J.Vac.Sci.Tech.16. 1073-1077 (1998)
• [文献書誌] V.N.Strocov: "Absolute band mapping by combined angle-dependent very-low-energy electron diffraction and photoemission:application to Cu" Phys.Rev.Lett.81. 4943-4946 (1998)
• [文献書誌] K.Sakamoto: "Bonding state of the C60 molecule adsorbed on a Si(111)-(7×7)surface" Phys.Rev.B58. 13951-13956 (1998)
• [文献書誌] M.Sawada: "Spin-dependent occupied surface states of Fe(001)" Solid State Commun.109. 129-133 (1999)