エピタクシアル成長させた金属歪超格子の界面構造とその磁性

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金属人工格子は,積層効果と界面効果の発現により,優れた特性を発揮することが期待されている.我々の金属薄膜・人口格子の一連の研究で,界面が物性に極めて重要な役割を果していること,解明を制御するには界面での結晶成長挙動の理解が重要であること,を明らかにしてきたが,本研究では,希土類(RE)/遷移金属(TM)系多層膜を取り上げ,Dy/Crについて調べた.強磁性層としては,バルクで特異な磁気構造をとることで興味深いDyを,スペーサそうとしては,強い反強磁性的な層間交換結合を生み出すことが期待でき,Dyと固溶しないCrを選んだ.試料はMBE法を用いて作製し,単層膜・多層膜の結晶成長と磁気特性について調べた.CrをMgO(100)上に,およびCrをMgO(110)上に,また,それぞれのCr上にDyをエピタクシアル成長させることができた.方位関係はそれぞれDy(0001)[1010]or[1120]//Cr(100)[001]//MgO(100)[011],Dy(1012)[1210]//Cr(211)[111]//MgO(110)[110]であった.Cr上のDy(1012)面は,Dy[1210]方向を回転軸として,±3.7度傾斜していた.回転軸は[1210]であった.さらにDy,Crを積層すると,膜厚が薄いとき,アモルファスあるいは微結晶とな理,厚い場合は多結晶となった.この結果,多層化することにより,Dyのエピタクシアル関係は崩れた.[Dy(2.5nm)/Cr(1nm)]_<20>の10Kでの磁化は膜面方向が磁化容易方向となっており,大きな保磁力の磁化曲線が得られた.Dy膜厚が薄くなると保磁力が小さくなる傾向が見られたが,Cr膜厚にはほとんど依存しなかった.磁化温度曲線は冷却条件の違いによる履歴現象が観察された.