遷移金属イオンを含有したアモルファス酸化物薄膜における磁性ナノクラスターの光制御

含过渡金属离子的非晶氧化物薄膜中磁性纳米团簇的光学控制

基本信息

批准号：
15656158
负责人：
平尾一之
金额：
$ 2.18万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

酸化物磁性体は、記録メディアやモータなど極めて広範囲の応用に用いられているだけでなく、基礎的見地からも強磁性、フェリ磁性、反強磁性、スピングラス等の多彩な興味深い物性を示す。その中でもクラスタースピングラスは、隣り合うスピンを平行に揃えようとする強磁性相互作用と反平行に揃えようとする反強磁性相互作用が混在した状態、すなわち、「フラストレーション」と「ランダムネス」とが競合した際に生じる興味深いスピン状態である。平成16年度は、外場(光、磁場)を印加して新規な光磁気機能を引き出すため、室温でクラスターグラス転移を示す材料の開発と光照射実験を行った。気相合成プロセスを用いて作製した亜鉛フェライト酸化物(ZnFe_2O_4)薄膜が、本来の反強磁性(ネール温度10K)とは異なり、室温でフェリ磁性的挙動を示すことを見出した。また、この薄膜の磁性はクラスタースピングラスであり、その磁気転移温度は室温より高い(〜325K)ことを確認した。Zn-K端におけるX線微細吸収構造(EXAFS)の解析とX線吸収近傍微細構造(XANES)の第一原理計算から、約60%のZn^<2+>がスピネル構造の八面体位置を占有することを実証するとともに、これがZnFe_2O_4薄膜の異常な磁気的性質をもたらすことを明らかにした。作製した薄膜に光を照射することにより、数%程度の小さい磁性変化が観察されたが、さらに大きな光誘起磁性を発現するためには、光励起状態において電荷移動を起こすような第3成分の添加が必要であることが示唆された。

从基本的角度来看，氧化物磁性材料不仅在非常广泛的应用中（例如记录介质和电动机）中使用，还表现出各种有趣的物理特性，例如铁磁，铁磁，抗铁磁磁性，自旋玻璃等。其中，簇旋转玻璃是一种有趣的自旋状态，当试图使邻近彼此平行的相邻旋转的铁磁相互作用以及试图并行对齐相邻旋转时，即“挫败感”和“随机性”竞争时，这种旋转状态。在2004年，为了应用外场（轻，磁场）来发出新的磁光功能，我们开发了在室温下表现出簇草过渡并进行光照射实验的材料。发现使用蒸气相合成过程生产的锌铁氧化物（ZnFe_2O_4）薄膜在室温下表现出铁磁性行为，这与原始的抗铁磁性（NEHL温度10K）不同。还证实了该薄膜的磁性特性是簇自旋玻璃，并且磁过渡温度高于室温（〜325K）。分析X-KN-K边缘上的X射线细胞吸收结构（EXAFS），以及对近X射线的优质吸收结构（XANES）的第一原理计算表明，Zn^<2+>的大约60％占据了尖晶石结构的八面体位置，这表明这导致了Znfee_2o_2o_2o_2 o_2 o_4 tinter的极端磁性属性。通过用光照射制备的薄膜，观察到了大约几个％的磁变化，但是建议为了开发更大的光诱导磁性，有必要添加第三个成分，该组件在光激发状态下引起电荷传递。