2019S2-003
軟X線深さ分解XAFS/XMCD法によるスピントロニクス材料研究の夜明け

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●基本情報
　●実験責任者：雨宮　健太（KEK-IMSS）
　●課題有効期間：2019/10〜2022/9
　●実験ステーション：16A,7A
　●関連課題：2016S2-005（新規スピントロニクス材料の薄膜・界面が示す特異な物性の多自由度軟X線分光）
　　　　　　　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）
　　　　　　　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
　軟X線領域の深さ分解XAFS/XMCD法は，申請者らがPFにおいて世界に先駆けて開発してきた手法であり，磁性薄膜の化学状態，磁気状態の深さ方向の分布を，ナノメートルを超える深さ分解能で元素選択的に観察できる，世界的に見てもユニークかつ極めて強力なものである。申請者の雨宮と鈴木は，この手法を様々な磁性薄膜に応用し，磁気的性質の鍵を握る界面の観察への有効性を示すとともに，手法の高度化，測定・解析の効率化を進めてきた。これを受けて本研究では，磁性薄膜を用いたスピントロニクス材料の開発において革新的な成果を挙げている第一線の研究者を結集し，深さ分解XAFS/XMCDの応用を飛躍的に進めることによって，世界を先導する研究成果をPFから創出することを目的としている。スピントロニクス材料の機能発現においては，磁性薄膜の界面の状態が決定的な役割を果たしており，まさに深さ分解XAFS/XMCDが威力を発揮する分野である。本研究ではさらに，最近開発に成功した磁場・電場中での深さ分解XAFS/XMCD法を駆使したオペランド測定を用いて，磁性薄膜の界面をより動作中に近い状態で観察することによって，次世代スピントロニクス材料の開発につなげることを目指す。

●成果発表
　●論文

• "Twist p_z Orbital and Spin Moment of the Wavy-Graphene/L1₀-FePd Moiré Interface"
  H. Naganuma, M. Uemoto, H. Adachi, H. Shinya, I. Mochizuki, M. Kobayashi, A. Hirata, B. Dlubak, T. Ono, P. Seneor, J. Robertson, and K. Amemiya
  J. Phys. Chem. C, 127 (2023) 24.
• "Origin of enhanced interfacial perpendicular magnetic anisotropy in LiF-inserted Fe/MgO interface"
  Shoya Sakamoto, Takayuki Nozaki, Shinji Yuasa, Kenta Amemiya, and Shinji Miwa
  Phys. Rev. B, 106 (2022) 174410.
• "Time- and Depth-Resolved Chemical State Analysis of the Surface-to-Subsurface Oxidation of Cu by X-ray Absorption Spectroscopy at Near Ambient Pressure"
  Kaoruho Sakata and Kenta Amemiya
  J. Phys. Chem. Lett., 13 (2022) 9573.
• "Determination of anisotropy in magnetic moments at the interface of Au/Co/Au thin film without a thickness-dependent experiment"
  Kenta Amemiya and Kaoruho Sakata
  Phys. Rev. B, 106 (2022) 134424.
• "Electron Correlation Enhances Orbital Polarization at a Ferromagnetic Metal/Insulator Interface: Depth-Resolved X-ray Magnetic Circular Dichroism and First-Principles Study"
  Shoya Sakamoto, Masahito Tsujikawa, Masafumi Shirai, Kenta Amemiya, and Shinji Miwa
  ACS Appl. Electron. Mater., 4 (2022) 1794.
• "Unveiling a Chemisorbed Crystallographically Heterogeneous Graphene/L1₀‑FePd Interface with a Robust and Perpendicular Orbital Moment"
  Hiroshi Naganuma, Masahiko Nishijima, Hayato Adachi, Mitsuharu Uemoto, Hikari Shinya, Shintaro Yasui, Hitoshi Morioka, Akihiko Hirata, Florian Godel, Marie-Blandine Martin, Bruno Dlubak, Pierre Seneor, and Kenta Amemiya
  ACS Nano, 16 (2022) 4139.
• "Strain Engineering of Magnetic Anisotropy in Epitaxial Films of Cobalt Ferrite"
  Hiroshige Onoda, Hiroaki Sukegawa, Jun-Ichiro Inoue, Hideto Yanagihara
  Advanced Materials Interfaces, 8 (2021) 2101034.
• "Observation of spontaneous x-ray magnetic circular dichroism in a chiral antiferromagnet"
  Shoya Sakamoto, Tomoya Higo, Masanobu Shiga, Kenta Amemiya, Satoru Nakatsuji, and Shinji Miwa
  Phys. Rev. B, 104 (2021) 134431.
• "Influence of epitaxial strain on the perpendicular magnetic anisotropy of Fe/MgO systems"
  Masanobu Shiga, Shoya Sakamoto, Takaya Tsujikawa, Ryoya Ando, Kenta Amemiya, and Shinji Miwa
  Phys. Rev. B, 104 (2021) L140406.
• "Spin-scattering asymmetry at half-metallic-ferromagnet|ferromagnet interface"
  Y. Fujita, Y. Miura, T. Sasaki, T. Nakatani, K. Hono, and Y. Sakuraba
  Phys. Rev. B, 104 (2021) L140403.
• "Real-Time Observation of Surface Chemical Reactions Proceeding in the Depth Direction by Wavelength-Dispersive Soft X-ray Absorption Spectroscopy"
  Kaoruho Sakata, Masako Suzuki-Sakamaki, and Kenta Amemiya
  Nano Lett., 21 (2021) 7152.