共鳴X線散乱法によるトロイダルモーメントの観測

2011 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 22740243
• 研究機関: 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構
• 研究代表者: 山崎 裕一 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 助教 (70571610)
• キーワード: 共鳴X線散乱 / 強誘電性 / マルチフェロイクス

研究概要

本研究では、時間反転と空間反転が同時に破れている多極子であるトロイダルモーメントの観測するため、共鳴X線散乱を用いた異方テンソル感受率(ATS)散乱法による測定手法の開発を目的としている。対象とする磁性イオンのK吸収端のX線エネルギーにおいて、プリエッジ領域に発現する禁制反射のアジマス角依存性を測定し、その対称性からトロイダルモーメントの検出を試みる。
本年度は、特に強誘電性転移に伴う空間反転対称性をK吸収端のプリエッジ信号から検出し、その偏光依存性から強誘電性分極の方位を決定する測定手法の開発を行った。近年、磁性イオンが変位することによって発現する磁性強誘電体の研究が盛んに行われている。軌道秩序に伴って原子変位が起こり、強誘電性が発現するPSMO/LSAT薄膜において、共鳴散乱測定を行いMnのK吸収端でのプリエッジ領域に強誘電性転移に伴う異常が発現することを発見した。この共鳴X線散乱では、入射X線の偏光が電気分極と平行の場合に異常が起こることをスペクトル計算との比較から明らかにし、本測定手法によって強誘電性分極の方位を決定できることを明らかにした。従来、強誘電性転移に伴う空間反転対称性を検出にSHG測定が行われてきたが、この方法では強誘電性分極のドメインを分離することができなかった。しかし、本研究での測定手法はX線回折を使うことによりドメインを分離して測定できるため、より正確な電気分極の方位を解明できると期待できる。今後、本手法は薄膜試料などの精密構造解析が困難な物質での電気分極を測定する強力なプローブとしての展開が期待できる。

研究成果

• [雑誌論文] Nature of the coexisting phase in YMnO3 thin films revealed by soft and hard x-ray diffraction studies (2012)
  • 著者名/発表者名: H.Wadati, J.Okamoto, M.Garganourakis, V.Scagnoli, U.Staub, Y.Yamasaki, H.Nakao, Y.Murakami, M.Nakamura, M.Kawasaki, Y.Tokura
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 108 ページ: 47203
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.108.047203
  • 査読あり
• [雑誌論文] An x-ray induced insulator-metal transition in an oxide thin film (2011)
  • 著者名/発表者名: K.Shibuya, D.Okuyama, R.Kumai, Y.Yamasaki, H.Nakao, Y.Murakami, Y.Taguchi, T.Arima, M.Kawasaki, Y.Tokura
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 84 ページ: 165108
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.84.165108
  • 査読あり
• [雑誌論文] The randomness effect of spin-orbital order in Eu1-x (La0.2542Y0.7458)xV03 (2011)
  • 著者名/発表者名: R.Fukuta, K.Henmi, S.Miyasaka, S.Tajima, D.Kawana, K.Ikeuchi, Y.Yamasaki, A.Nakao, H.Nakao, Y.Murakami, K.Iwasa
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 84 ページ: 140409
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.84.140409
  • 査読あり
• [学会発表] Resonant X-ray Diffraction from CB-type Charge-Orbital Order in Nd1.5Sr0.5NiO4 (2011)
  • 著者名/発表者名: Yuichi Yamasaki, Masaki Uchida, Hironori Nakao, Youichi Murakami, Yoshinori Tokura
  • 学会等名: IUCr2011
  • 発表場所: Madrid, Spain
  • 年月日: 2011-08-20
• [備考]
  • URL: http://researchmap.jp/yuichi.yamasaki