2001 Fiscal Year Annual Research Report
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12640363
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| Research Institution | The Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
山崎 展樹 理化学研究所, 磁性研究室, 先任研究員 (00271528)
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| Keywords | 磁性人工格子 / 弗化鉄 / 重希土類金属 / 次元クロスオーバー / フラストレーション / 交換相互作用競合 / 磁気異方性競合 |
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| Research Abstract |
交換相互作用や磁気異方性の競合する人工格子(多層膜)の物性評価を通して新しい磁性発現の可能性を探る為に、主に昨年度の研究成果であるX線回折、RHEED、原子間力顕微鏡等の構造解析から決められた最適な試料作製条件に基づいて、良好な結晶性と多層構造をもつFeF_2/ZnF_2(001)及び(110)弗化物人工格子とEr/Tb(0001)重希土類金属人工格子を作製し、磁気転移温度の膜厚依存性を次元クロスオーバーと磁性競合の観点から調べた。弗化物人工格子においては、反強磁性絶縁体FeF_2(001)、(110)膜共に膜厚減少に伴って次元クロスオーバーによるネール温度の低下が見られ、最も強い第2近接交換相互作用のみ考慮したS=2 bcc格子に対するモンテカルロシュミレーションの結果は、FeF_2(001)膜の実験結果をよく再現している。FeF_2(110)膜のネール温度が特に膜厚6原子層以上でバルクFeF_2の値より高いのは、X線構造解析から判明している面内c軸方向の格子定数の縮小が原因であると考えられる。FeF_2(001)膜において特異な結果は、膜厚が整数値の原子層数をとる、すなわち各FeF_2(001)膜の最上原子層のFe^<2+>イオンサイトがFe^<2+>イオンによって完全に占められている場合に、ネール温度が全体の膜厚ネール温度相関曲線から外れて極小値をとることである。これはFe^<2+>イオン間の競合する交換相互作用J_2とL_3の為に、最上原子層のFe^<2+>イオン被覆率に応じてスピンの秩序配向に関するフラストレーションの強さが1原子層の周期で変化する為であると考えられる。重希土類金属人工格子においては、Erがc軸方向をTbがc面内を磁化容易方向とするために、磁気異方性競合の効果がスピン配向に与える影響が期待できる。中性子回折よって決められた磁気構造は、Er層のc面内成分のみがバルクと比べて約2倍の温度まで長距離秩序を示しており、磁性競合による新しい磁気秩序相が創りだされたと結論された。
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Research Products
(4 results)
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[Publications] Hiroki Yamazaki 他: "Magnetic Structures of an Er/Tb Superlattices Studied by Neutron Diffraction"physica status solidi(b). vol.228. 741-750 (2001)
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[Publications] Hiroki Yamazaki 他: "Two-dimensional magnetism realized in FeF_2/ZnF_2 multilayers with nanoscale thicknesses"RIKEN Review. No.38. 14-17 (2001)
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[Publications] Hiroki Yamazaki 他: "Magnetic pliase transition of FeF_2/ZnF_2 superlattices"Journal of Magnetism and Magnetic Materials. (未定). (2002)
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[Publications] Hiroki Yamazaki: "Thickness-depcndent structural and magnetic properties of heavy rare-earth metal films with nanoscale thicknesses"RIKEN Review. No.45. 25-30 (2001)
