2013S2-004
外的要因による磁性薄膜の特性制御を目指した軟X線XMCDを中心とする相補的研究

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→関連サイト：PF研究会「磁性薄膜・多層膜を究める：キャラクタリゼーションから新奇材料の創製へ」（2011/10/14,15）

●基本情報
　●実験責任者：雨宮　健太（PF）
　●課題有効期間：2013/10〜2016/9
　●実験ステーション：16A, 7A
　●関連課題：2010S2-001（軟X線偏光スイッチングを用いたスピントロニクス材料の探求）

●課題の概要
　本研究の全体としての目的は、構造歪み、界面効果、電界効果といった外的要因によって様々な興味深い特性を示す磁性薄膜に対して、軟X線XMCDを中心とした、EXAFS、偏極中性子反射率なども含めた相補的な実験を行うことで、スピン磁気モーメント、軌道磁気モーメント、電子状態、結晶構造を、それらの異方性や深さ方向の分布も含めて明らかにし、外的要因によって磁性薄膜が示す特異な性質がどのようにして発現しているのかを解明するとともに、その情報を新たな試料の作製にフィードバックして、磁性薄膜の特性を制御することである。
本申請課題は、その中で放射光を用いた測定の部分に相当する。したがって、単に測定を行って磁性や構造を調べて特性の発現機構を解明するだけでなく、その情報をもとに新たな物質をデザイン・作製し、予想したような特性が得られるかどうかを検証するとともに、その試料に対して再び各種の測定を行うことで、特性の発現についてのより深い理解を得たうえで、さらに新たな試料の作製へとつなげていくことを常に意識して研究を行う。
本研究の特色をまとめると以下のようになる。
(1) 申請者らが開発した軟X線XMCDを中心とした測定手法を駆使し、他の手法も相補的に用いることで磁性薄膜の磁気状態、電子状態、結晶構造を調べて、特性の発現機構を明らかにする。
(2) 単に測定・解析を行うだけでなく、その情報をもとに新規物質を設計してフィードバックする。
(3) 新規物質を作製するグループの一部はPF内や筑波大学にあるため、S課題の柔軟性と相まって高速なフィードバックが期待できる。
(4) In situ実験を行う金属薄膜・多層膜に関しては、測定した結果をもとに翌日の試料を作製することができるため、さらに高速のフィードバックが可能になる。

●成果発表
　●論文

• "Thickness-dependent electronic and magnetic states of Mn and Co atoms at Mn-rich Co₂Mn_1.20Ge_0.38/MgO interfaces via soft x-ray magnetic circular dichroism"
  S.Jena, M.Zzaman, V.K.Verma, K.Ishigami, G.Shibata, T.Ishikawa, G.f.Li, M.Yamamoto, R.Shahid, T.Koide, A.Fujimori, V.R.Singh
  Physica B: Condensed Matter, 627 (2022) 413619.
• "Anisotropic Charge Distribution Induced by Spin Polarization in La_0.6Sr_0.4MnO₃ Thin Films Studied by X-ray Magnetic Linear Dichroism"
  Goro Shibata, Kohei Yoshimatsu, Keisuke Ishigami, Takayuki Harano, Yukio Takahashi, Shoya Sakamoto, Yosuke Nonaka, Toshiharu Kadono, Mitsuho Furuse, Schuichiro Fuchino, Makoto Okano, Jun-ichi Fujihira, Akira Uchida, Kazunori Watanabe, Hideyuki Fujihira, Seiichi Fujihira, Arata Tanaka, Hiroshi Kumigashira, Tsuneharu Koide, and Atsushi Fujimori
  J. Phys. Soc. Jpn., 87 (2018) 114713.
• "Origin of focused laser irradiation-induced enhancement of perpendicular magnetic anisotropy in Pt/Co/Pt thin films investigated by spatially resolved x-ray absorption spectroscopy"
  K. Amemiya, M. Sakamaki, J. Kisielewski, Z. Kurant, I. Sveklo, M. Tekielak, A. Wawro, and A. Maziewski
  J. Appl. Phys., 124 (2018) 123903.
• "Effect of interface NiO layer on magnetism in Fe/BaTiO₃ thin film"
  Masako Sakamaki and Kenta Amemiya
  Jpn. J. Appl. Phys., 57 (2018) 0902B9.
• "Manipulation of magnetic properties of ferromagnetic Ni thin films grown on Cu(001) by antiferromagnetic NiO and effects of voltage application"
  Kenta Amemiya and Masako Sakamaki
  Jpn. J. Appl. Phys., 57 (2018) 0902B3.
• "Electronic states and possible origin of the orbital-glass state in a nearly metallic spinel cobalt vanadate: An x-ray magnetic circular dichroism study"
  Yosuke Nonaka, Goro Shibata, Rui Koborinai, Keisuke Ishigami, Shoya Sakamoto, Keisuke Ikeda, Zhendong Chi, Tsuneharu Koide, Arata Tanaka, Takuro Katsufuji, and Atsushi Fujimori
  Phys. Rev. B, 97 (2018) 205126.
• "Effect of Electric Field on Magnetism of Ni Thin Films via Antiferromagnetic NiO"
  Kenta Amemiya, Masako Sakamaki
  e-J. Surf. Sci. Nanotech., 16 (2018) 186.
• "Anisotropic spin-density distribution and magnetic anisotropy of strained La_1−xSr_xMnO₃ thin films: angle-dependent x-ray magnetic circular dichroism"
  Goro Shibata, Miho Kitamura, Makoto Minohara, Kohei Yoshimatsu, Toshiharu Kadono, Keisuke Ishigami, Takayuki Harano, Yukio Takahashi, Shoya Sakamoto, Yosuke Nonaka, Keisuke Ikeda, Zhendong Chi, Mitsuho Furuse, Shuichiro Fuchino, Makoto Okano, Jun-ichi Fujihira, Akira Uchida, Kazunori Watanabe, Hideyuki Fujihira, Seiichi Fujihira, Arata Tanaka, Hiroshi Kumigashira, Tsuneharu Koide & Atsushi Fujimori
  npj Quantum Materials, 3 (2018) 3.
• "Magnetic anisotropy of L1₀-ordered FePt thin films studied by Fe and Pt L1_2,3-edges x-ray magnetic circular dichroisms"
  K. Ikeda, T. Seki, G. Shibata, T. Kadono, K. Ishigami, Y. Takahashi, M. Horio, S. Sakamoto, Y. Nonaka, M. Sakamaki, K. Amemiya, N. Kawamura, M. Suzuki, K. Takanashi, and A. Fujimori
  Appl. Phys. Lett., 111 (2017) 142402.
• "Effects of cobalt substitution in L1₀ -(Fe,Co)Pt thin films"
  Shoya Sakamoto, Kumar Srinivasan, Rui Zhang, Oleg Krupin, Keisuke Ikeda, Goro Shibata, Yosuke Nonaka, Zhendong Chi, Masako Sakamaki, Kenta Amemiya, Atsushi Fujimori, and Antony Ajan
  Phys. Rev. B, 96 (2017) 144437.
• "Demonstration of One-shot Spatially-resolved X-ray Absorption Spectroscopy Using Wavelength-dispersed Soft X-rays"
  Kenta Amemiya and Masako Sakamaki
  Chemistry Letters, 46 (2017) 71.
• "Formation of Co nanodisc with enhanced perpendicular magnetic anisotropy driven by Ga⁺ ion irradiation on Pt/Co/Pt films"
  M. Sakamaki, K. Amemiya, I. Sveklo, P. Mazalski, M. O. Liedke, J. Fassbender, Z. Kurant, A. Wawro, and A. Maziewski
  Phys. Rev. B, 94 (2016) 174422.
• "Depth-resolved X-ray magnetic circular dichroism measurement by a multi-anode microchannel plate detector combined with polarization switching"
  K. Amemiya, M. Sakamaki, S. Kishimoto, T. Kosuge, K. Nigorikawa, M. Tanaka, T. Uchida, M. Saito, M. Ikeno and K. Nakayoshi
  J. Phys. Conf. Ser., 712 (2016) 012033.
• "Magnetization process of the n-type ferromagnetic semiconductor (In,Fe)As:Be studied by x-ray magnetic circular dichroism"
  S. Sakamoto, L. D. Anh, P. N. Hai, G. Shibata, Y. Takeda, M. Kobayashi, Y. Takahashi, T. Koide, M. Tanaka, and A. Fujimori
  Phys. Rev. B, 93 (2016) 035203.
• "Voltage-Induced Changes in Magnetism of FeCo/BaTiO₃ Thin Films Studied by X-Ray Absorption Spectroscopy"
  Kenta Amemiya, Masako Sakamaki
  e-J. Surf. Sci. Nanotech., 13 (2015) 465.
• "Thickness-dependent magnetic properties and strain-induced orbital magnetic moment in SrRuO₃ thin films"
  K. Ishigami, K. Yoshimatsu, D. Toyota, M. Takizawa, T. Yoshida, G. Shibata, T. Harano, Y. Takahashi, T. Kadono, V. K. Verma, V. R. Singh, Y. Takeda, T. Okane, Y. Saitoh, H. Yamagami, T. Koide, M. Oshima, H. Kumigashira, and A. Fujimori
  Phys. Rev. B, 92 (2015) 064402.
• "Observation of Fe/BaTiO₃ Interface State by X-Ray Absorption Spectroscopy"
  Masako Sakamaki and Kenta Amemiya
  e-J. Surf. Sci. Nanotech., 13 (2015) 139.