磁歪定数の符号決定に及ぼす電子論的因子解明

磁性体が磁場を感じると伸縮する性質は「磁歪」と呼ばれる。大部分の磁性体が磁場印加方向に伸長して印加と垂直方向が収縮し（正の磁歪定数）、その結果全体として体積は保存される。しかしながら、中には磁場印加方向に収縮して垂直方向が伸長する磁性体もある（負の磁歪定数）。電子軌道の縮退がスピンー軌道相互作用によって分裂し、その分裂した軌道とフェルミ面との位置関係によって磁歪定数の符号が変わる、と古くから解釈されている。科学技術の進展により電子軌道の直接観測が可能になってきている。本研究課題では、3dの電子軌道を直接観測し、磁歪現象の電子論的解釈を根本的に見直すことを最終目標としている。当初は組成によって磁歪定数が正から負に変わるFe-Ge系の試料合成ならびに磁歪評価を目的としていたが、超磁歪材料として知られているFe-Ga合金が希土類元素の一部置換による格子膨張がさらなる磁歪増大をもたらすという理論計算結果が報告されていることから、その実験的検証から研究を始めることとした。Fe-Ga二元系合金において最大磁歪が報告されているFe82Ga18合金に1at.%の希土類元素(Y, La, Ce, Pr)を含むFeGa合金の試料合成を試みた。FeGa超磁歪材料は単結晶において磁歪に結晶異方性があることが知られており、配向試料を作製する目的で急冷凝固メルトスパンリボンの作製も行った。現時点においてバルク体とメルトスパンリボン薄帯の試料を作製し、組織観察、構造解析、磁化測定等の基本物性調査を行った。

磁性体が磁場を感じると伸縮する性質は「磁歪」と呼ばれる。大部分の磁性体が磁場印加方向に伸長して印加と垂直方向が収縮し（正の磁歪定数）、その結果全体として体積は保存される。しかしながら、中には磁場印加方向に収縮して垂直方向が伸長する磁性体もある（負の磁歪定数）。電子軌道の縮退がスピンー軌道相互作用によって分裂し、その分裂した軌道とフェルミ面との位置関係によって磁歪定数の符号が変わる、と古くから解釈されている。科学技術の進展により電子軌道の直接観測が可能になってきている。本研究課題では、3dの電子軌道を直接観測し、磁歪現象の電子論的解釈を根本的に見直すことを最終目標としている。当初は組成によって磁歪定数が正から負に変わるFe-Ge系の試料合成ならびに磁歪評価を目的としていたが、超磁歪材料として知られているFe-Ga合金が希土類元素の一部置換による格子膨張がさらなる磁歪増大をもたらすという理論計算結果が報告されていることから、その実験的検証から研究を始めることとした。Fe-Ga二元系合金において最大磁歪が報告されているFe82Ga18合金に1at.%の希土類元素(Y, La, Ce, Pr)を含むFeGa合金の試料合成を試みた。FeGa超磁歪材料は単結晶において磁歪に結晶異方性があることが知られており、配向試料を作製する目的で急冷凝固メルトスパンリボンの作製も行った。現時点においてバルク体とメルトスパンリボン薄帯の試料を作製し、組織観察、構造解析、磁化測定等の基本物性調査を行った。