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2021 年度 実績報告書

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
キーワード光電子分光 / 偏光 / 磁気円二色性
研究実績の概要

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化合物磁性体の磁場中摂動下光電子分光測定を行う。磁性転移温度が10 K程度であるCeAgSb2について、印加磁場100 mT, 測定温度6 Kにおいて摂動下Ce 3d内殻光電子磁気円二色性(光電子MCD)の測定に再挑戦したものの有意な結果が得られたとまでは言えなかった。これは測定温度とキュリー温度が極めて拮抗している条件で測定せざるを得なかったことにある。ただし、理論的にどのような角度依存性が得られるかについての計算はかなり進展した。フェリ磁性体ホイスラー合金Mn2VAlについて、清浄表面が得られていない状態にて摂動下MnおよびV 2p内殻光電子MCDの測定に成功した。従来バルク試料の光電子分光で磁気状態をプローブするには最低限超高真空中で試料を破断するなど大気に晒していない表面が不可欠と思われていた。この中で7.9 keVの硬X線円偏光励起にて測定を試みたところMn 2p内殻光電子MCDとV 2p内殻光電子MCDでは符号が反転し、フェリ磁性体であることを反映する結果が得られた。さらに、遷移金属2p内殻準位の分裂幅が異なるだけでなく、化合物ごとに異なる可能性を示唆する結果を得た。これらにより、摂動下光電子分光による光電子MCDが電子物性研究に有用な手段たりえることを確立する足掛かりを本課題で得られた。加えて、光電子MCDと相補的な実験手法であるRIXS-MCD, 磁気EXAFSの測定に成功し論文発表した。

  • 研究成果

    (8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 (3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 ページ: 034702

    • DOI

      10.7566/JPSJ.91.034702

    • 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 ページ: 18654

    • DOI

      10.1038/s41598-021-97992-z

    • 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
  • [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
  • [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
  • [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
      978-3-030-64072-9
  • [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

  • [備考] 阪大基礎工関山研

    • URL

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

URL: 

公開日: 2022-12-28  

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