スパッタ法による歪み酸化鉄薄膜の磁気光学特性

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rfマグネトロンスパッタ法を用い、サファイア(alpha-Al_2O_3)単結晶基板上に酸化鉄(alpha-Fe_2O_3)薄膜を作製した。酸化鉄(alpha-Fe_2O_3)は約250Kにモ-リン転移と呼ばれるスピン相転移を持ち、その前後でスピン軸がc面内からc軸方向へと90°変化することが知られている。しかし、単結晶基板上に成長した酸化鉄薄膜の場合は、基板界面におけるミスフィットが結晶格子に歪みを与える結果、スピン相転移はそのスピン軸、転移温度ともバルクに比べ、異なった振舞を示すことが期待される。alpha-Al_2O_3(102)単結晶基板上にエピタキシャル成長したalpha-Fe_2O_3(102)について、メスバウアー分光測定を行なった結果、スピン転移温度は400Kへと大きく上昇しており、しかもスピン軸はc軸から<102>方向へと変化していた。そこで4軸回折計による薄膜のX線構造解析を試みた結果、a軸長は約0.5%減少し、一方、c軸長は約0.2%増加していた。一方、alpha-Al_2O_3(001)単結晶基板上にエピタキシャル成長したalpha-Fe_2O_3(001)について、メスバウアー分光測定及びX線構造解析を行なった結果、スピン相転移は極低温(2K)に至まで観測されず、逆にa軸長が約0.3%増加し、c軸長が約0.5%減少していた。従って、得られた酸化鉄薄膜のスピン相転移の変化は、異方的な歪みが原因で生じたものと推論できる。得られた薄膜の磁気光学特性については、現在まだ検討中である。