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磁性酸化物およびその人工格子の単結晶薄膜の生成と表面、界面の物性

磁性氧化物及其人工晶格单晶薄膜的形成以及表面和界面的物理性质

基本信息

批准号：
01604569
负责人：
坂東尚周
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1989
资助国家：
日本
起止时间：
1989 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

前年度はサファイヤのC面を基板とした酸化鉄薄膜の成長と磁性について検討したが、本年度はMgO(100)面に成長した薄膜の研究を行なった。薄膜作製条件として基板温度、酸素圧を変化させると、Fe、Fe_3O_4、Fe_<3-x>O_4のエピタキシャル薄膜が得られた。サファイヤC面の基板ではα-Fe_2O_3が生成する領域でFe_<3-x>O_4が得られ、基板面の対象性により生成する結晶が異なることがわかった。ミスマッチが0.2%と小さく、4軸X線回折によって面内と面間の格子常数を測定すると面内では格子はMgOと同じ値でFe_3O_4のバルク値より大きく、逆に面に垂直方向では小さい値を示した。結晶は弾性歪を受け、このためスピン軸は垂直方向成分が多くなっている。1.8kまで作動する内部転換電子メスバウア効果(CEMS)用カウンタ-の作製に成功し、それを用いて基板との界面、あるいは表面5Åの厚さにのみ^<57>Fe(〜0.1/μg)を含むFe_3O_4膜について室温、液体窒素、液体ヘリウム温度で測定した結果、表面の電子状態について次のような結晶を得た。(1)Fe_3O_4の最表面までFe^<2+>が存在し、(2)フェベ-転移が内部と同じように生じているが、(3)Fe_3O_4(100)表面のFe^<2+>は(111)表面より少なくなっている。これは結晶表面の構造の差によるもので(111)面の最表面は酸素の原子層で終り、Fe^<2+>が安定であるのに対し、(100)面は酸素と鉄の原子層で終り、吸着酸素などの影響が現われたものである。(4)表面のFeの内部磁場の値は結晶内部の値とほとんど同じであった。以上の結果は表面の電子状態が内部と同じであることを示し、これは従来いわれてきたものとはかなり異なっている。本研究の結果は結晶本来の性質とみなすことができる。微粒子の表面磁性の内部磁場がバルクよりかなり低くなるのは、結晶状態や吸着分子などによりきれいな表面でないための2次元的な原因によるものと考えている。

In the past year, the growth and magnetic properties of Fe thin films on MgO(100) surface were studied. The preparation conditions of the thin film include substrate temperature, acid pressure, Fe, Fe_3O_4 and <3-x>Fe_2O_4. The α-Fe_2O_3 formation region of the substrate on the C-plane is Fe_2O_4 <3-x>formation region, and the crystal formation region on the substrate surface is Fe_2O_4 formation region. 4-axis X-ray reflection: In-plane and in-plane lattice constant: In-plane lattice MgO: In-plane lattice constant: Fe_3O_4: In-plane lattice constant: In-plane lattice constant: In-plane The crystal has a vertical axis and a vertical axis. 1.8k internal electron transfer failure effect (CEMS) was successfully fabricated using a thin film, including a thin film of <57>Fe_3O_4 (~ 0.1/μg) with a thickness of 5 μ m on the substrate and a thin film of Fe_3O_4 on the surface. (1)Fe Fe^<2+> exists on the outermost surface of Fe_3O_4,(2) Fe ^<2+> exists on the inner surface of Fe_3O_4(100),(3) Fe^<2+> exists on the surface of Fe_3O_4(111). The structure of the crystal surface is different, and the atomic layer of the (111) surface is different. Fe^<2+> is stable, and the atomic layer of the (100) surface is different. The influence of adsorption of acid is different. (4)The internal magnetic field of Fe on the surface is different from that of the crystal. The above results show that the electronic state of the surface is the same as that of the surface. The results of this study are contrary to the intrinsic properties of crystals. The internal magnetic field of surface magnetism of micro-particles is low, crystalline state and adsorption molecule are low, surface magnetism is high, and the cause of 2-D magnetism is low.