会場 A
領域 3, 4, 5

A-1

ハーフメタルホイスラー合金 Co2 TiSn の磁気特性
鹿大院理工 A , 東北大金研 B , 東大物性研 C , 東北学院大院工 D
B

C

D

B

夫 , 山内徹 , 鹿又武 , 梅津理恵 , 廣井政彦

横山喬亮A , 重田出 A , 野村明子 B , 湯葢邦A= 4.33 × 103 K という値が得られた。異なる解析手法で求ホイスラー合金 Co2 TiSn は、高いスピン分極率を持つハーフメタル材料である。ハーフメタルにおいては、遍歴電子強めた TA の値はほぼ等しい値であることが明らかになった。

磁性体のスピンゆらぎ理論に基づいて考察を行った報告がほとんどない。そこで本研究では、Co2 TiSn の磁化特性に対して、スピンゆらぎ理論の観点からハーフメタルの特徴を明らかにする。
得られた Co2 TiSn の磁化曲線について、スピンゆらぎ理論を用いた解析を行った。T ≪ TC における自発磁化の温度依存性の解析結果を図 1 に示す。図 1 の解析から、波数空間におけるスピンゆらぎのスペクトルの分布幅に対応する
温度 TA = 5.16 × 103 K という値が得られた。また、スピンゆらぎ理論では、TC において M 4 ∝ H/M が成り立つ。

図1. Co2TiSnの[ps(T)/ps]2-T 2曲線

M 4 –H/M プロットに関して、最も直接的な振る舞いが見られたのは T = 378 K であった。T = 378 K の解析から、TA

2

A-2

ホイスラー合金 FeCoCrAl の磁気体積効果
鹿大院理工 A , 東大物性研 B , 東北大金研 C , 東北院大工 D

辻川聡一朗A , 重田出 A , 郷地順 B , 鹿又武 D ,上床美也 B , 梅津理恵 C , 廣井政彦 A

スピンギャップレス半導体（SGS）は、アップスピンの価電においてダウンスピンの状態密度にギャップが存在すること

子バンド端と伝導バンド端がフェルミエネルギー EF で接し、に起因している [2]。

ダウンスピンのバンドは EF においてギャップが存在する。

[1] X. L. Wang et al., Phys. Rev. Lett. 100 (2008) 156404.

SGS は少数キャリアかつ高スピン分極率の特徴を有する機能[2] T. Kanomata et al., Phys. Rev. B 100 (2010) 144415.

性材料として期待されている。本研究では、第一原理バンド

2.50

計算から SGS と予想されるホイスラー合金 FeCoCrAl [1] の
磁気体積効果について報告する。

2.00

超伝導量子干渉計（SQUID）を用いて磁化測定を行なった。

T = 7.5 K における磁化測定から、常圧下での自発磁化 Ms は2.01 µB /f.u と見積もられ、磁気モーメントが Slater-Pauling

0.32 GPa0.56 GPa

1.00

0.98 GPa

則によく従うことが分かった。さらに、SQUID とピストン
シリンダー型圧力セルを使用して高圧下磁化測定を行った。

3.00
M s [μB/f.u.]

M (μB/f.u.)

4.00

0.00 GPa

1.50

2.00
!"!⁄!# = %. %% (!⁄). * /-./

1.00

1.17 GPa

0.50

0.00
0.0

T = 7.5 K の M (H) 曲線の圧力依存性を図に示す。挿入図

0.00

は、M (H) 曲線から得られた Ms の圧力依存性である。Ms
が圧力に依存しないことが明らかになった。この結果は、EF

A-3

0.0

1.0

2.0

0.5
p [GPa]3.0
μ0H (T)

1.0

4.0

5.0

図 FeCoCrAlの高圧磁化測定の結果

CrZnSb の基礎物性
鹿児島大 A , 東北大 B

長野杜春A , 三井好古 A , 尾上昌平 A , 小林領太 A , 中川駿 A , 渡邊有美 A , 梅津理

恵 B , 小山佳一 A

正方晶 Cu2 Sb 型構造を有する三元化合物 MnAlGe や、化の異常が確認されたが、明確な強磁性や磁気相転移は観MnGaGe, MnZnSb は高いキュリー温度を有する強磁性体

測されていない。講演では CrZnSb の結果を紹介し議論すである。一方、Mn を Cr で全置換した CrAlGe は斜方晶る。[1]S. Yoshinaga, et al., Phys. Proc. 75 (2015) 918.

TiSi2 型結晶構造で弱い遍歴強磁性体である [1]。我々は、
MnZnSb の Mn を Cr で置き換えた CrZnSb を合成し、その結晶構造は室温で Cu2 Sb 型であることを見出したが、その基礎特性は不明であった。本研究の目的は CrZnSb の磁気特性及び熱特性を明らかにすることである。CrZnSb 試料
は反応焼結法で作製した。室温 X 線回折測定はほぼ Cu2 Sb型構造単相を示した。Fig. 1 に示す比熱の温度依存性では、222 K と 234 K にピークが観測された。しかし、1T

Fig,1 CrZnSbの比熱の温度依存性

における熱磁化測定の結果は、150 K と 230 K 付近に磁

3

A-4

ホイスラー合金 Co2 TiGa0.6 Sn0.4 の遍歴電子強磁性体のスピンゆらぎ理論による解析
鹿大院理工 A , 東北大金研 B , 東大物性研 C , 東北学院大院工 D

宮本素晴A , 横山喬亮 A , 重田出 A , 野村明

子 B , 湯葢邦夫 B , 山内徹 C , 鹿又武 D , 梅津理恵 B , 廣井政彦 A= 4.37 × 103 K という値が得られた。

ホイスラー合金 Co2 TiSn は、第一原理バンド計算や圧力下磁化測定からハーフメタルであると考えられている材料であ

発表当日は、異なる解析から見積もられるスピンゆらぎをる。ハーフメタルでは、スピンゆらぎ理論による考察を行っ特徴づけるパラメータの値を比較して、議論を行う予定でた例はほとんどない。そこで、我々は遍歴電子強磁性体であある。

る Co2 TiGa から Co2 TiSn への元素置換効果によってスピン分極率が変化することに注目し、磁性の研究に取り組んでいる。本研究では、スピンゆらぎ理論の観点から、高スピン分極率が期待される混晶系ホイスラー合金 Co2 TiGa0.6 Sn0.4 の磁気特性を明らかにする。
磁化測定の結果から、Co2 TiGa0.6 Sn0.4 のキュリー温度 TCや自発磁化 Ms を決定した。スピンゆらぎ理論では、TC 近傍において M 4 ∝ H/M が成り立つ。そこで 190 K ≤ T ≤210 K の温度範囲で M 4 - H/M プロットを行ったところ、
図 1 で示すように T = 202 K で最も直線的な振る舞いが確認できた。スピンゆらぎ理論を用いた解析から、波数空間に

図1. Co2TiGa0.6Sn0.4 のM 4 - H/M プロット

おけるスペクトルの分布幅に対応する温度 TA に関して、TA

A-5

Cu-Mn-Al 合金のスピノーダル分解に対する磁場効果
鹿児島大学 A , 東北大学 B

中川駿A , 三井好古 A , 小林領太 A , 小山佳一 A , 梅津理恵 B , 高橋弘紀 B

Cu-Mn-Al 合金を 800 K 以上の高温から急冷処理すること
により、規則化した準安定β相が得られる。このβ相は、500K 以下の等温熱処理によりスピノーダル分解を起こす。最近、
我々は Cu-Mn-Al 合金の磁場中熱処理を行い、このスピノー
ダル分解の磁場促進を示す結果を得た。本研究の目的は、Cu-

Mn-Al 合金の Cu3 Al(D03 相)-Cu2 MnAl（L21 規則相、強磁性）スピーノダル分解の磁場効果を明らかにすることである。
図にゼロ磁場で 1 週間 573 K で時効処理した Cu3−x Mnx Alの X 線回折パターンを示す。x = 25 に近い組成（Mn23、

Mn20）ではβ相のみが観測された。Mn15 と Mn10 試料では、L21 相、D03 相、残留β相の三相が観測されたことから、スピノーダル分解が起こったことが分かる。講演ではスピーノダル分解の磁場効果について報告する予定である。

4

A-6

Fe3−x Mnx Si の磁気転移
鹿児島大学理工学研究科 A

赤石幸起A , 加藤遼太 A , 野々山智仁 A , 重田出 A , 廣井政彦 A , 小山佳一 A

ホイスラー化合物 Fe3−x Mnx Si は広い範囲の組成で研究接転移が起こると考えられる。また、これらの反強磁性的なされており、低温で複雑な磁性を示すことが知られている。

磁性をもつ AF 相と AF2 相の性質を比較する。

x = 0 の組成である強磁性体 Fe3 Si から x の量を増やすと[1] M.Hiroi et al. J.Phys: Conf. Ser. 969 (2018) 012098
TA

キュリー温度 (TC ) が下がっていき、x > 0.75 では TC のさ
M (PB/f.u.)

で x = 1.7 の近傍では TA よりさらに低温で新たな反強磁性的な相 (AF2 相) が現れることが発見された [1]。本研究ではx〜1.7 付近の AF2 相で、磁場と温度による磁化や転移温度

0.6
0.4

TA2

0.2

の変化を調べた。その結果、AF2 相は x が 1.65 ∼ 1.7 あたりの狭い範囲で現れ、AF2 相への転移温度 (TA2 ) は x の増加

00に伴って上昇することが分かった。また x ∼ 1.8 以上の組成50
図では、低磁場において常磁性相から反強磁性的な AF2 相へ直

A-7

7T
5T
3T
2T
1.5T
1T
0.5T
0.2T
0.05T
0.01T
0.005T
0.002T
白抜きはZFC

0.8

らに低温 (TA ) で反強磁性的な AF 相が現れる。最近の研究

T (K)

100

150

Fe1.3Mn1.7Siの各磁場での磁化の温度依存性

ナノ細孔中での酸素分子凝縮における非磁性置換効果
九工大工 A , 福岡大理 B

織田啓杜A , 美藤正樹 A , 出口博之 A , 田尻恭之 B

酸素分子は、スピン数 S ＝ 1 を持つ磁性分子である。細

充填率が 7-10 ％付近と少ないにも関わらず、酸素の沸点が酸孔中やグラファイトへの吸着実験を通じて酸素分子の凝縮現素のバルクの状態の沸点とほぼ同じ 90K 付近で確認出来た。

象が調べられてきた。ナノサイズのチューブ型細孔を用い、酸素分子の充填率を変えることにより 酸素分子ネットワークの次元性をコントロールできる。 本研究では、一断面当たり約340 個の酸素分子を吸蔵できるメソ多孔質構造体 SBA-15 を用いて、酸素分子凝縮状態の一部を窒素分子（非磁性）で置換した。そして、「異分子凝縮」と「非磁性置換」のふたつの側面の興味から磁気測定を行った。図１には第１層に酸素分子と窒素
分子を 4:1 で吸着させたときの直流磁化の温度依存性を示す。
矢印で示すのが酸素の沸点近くで見られる磁気異常で、酸素

5

A-8

スピネル型マンガン酸化物 Mn3 O4 ナノ粒子の磁性におけるサイズ効果
九工大工 A , 福岡大理 B

新福大貴A , 高橋俊介 A , 田尻恭之 B , 出口博之 A , 美藤正樹 A , 香野淳 B

スピネル型マンガン酸化物の Mn3 O4 は，Mn+2 を A サイ
トに，Mn

+3

度はバルクより高温域へシフトしており，またサイズ依存を B サイトに有するフェリ磁性体である．隣接性はほとんどない．しかし，10 nm 以下ではサイズの減少

する B サイト間に強い反強磁性相互作用が働くため，フラス

とともに転移温度が降下した．講演においては，その他のトレーションが生じ，複雑な磁気構造を有する 3 つの磁気秩

磁気特性および結晶構造のサイズ効果についても報告する．

序相，Yafet-Kittel 相（T1 ＜ T ＜ TN ），Incommensurate
転移温度 T (K)

相（T2 ＜ T ＜ T1 ）および Cell-doubling 相（T ＜ T2 ）の逐次転移が起こる．また，最近では磁気秩序のフラストレー
ションによる格子ひずみが観測されている．Mn3 O4 をナノスケールの微粒子にすることで，磁気フラストレーション
や格子ひずみが変調しバルクと磁性が変化することを期待

TN (バルク)
40

T1 (バルク)
降下
TN
T1
T2

35

して，サイズの異なる Mn3 O4 微粒子を合成した．図 1 にT 2 (バルク)

各磁気転移温度の粒子サイズ依存を示す．各転移温度はバ1020た．図のように 10 nm 径以上の粒子サイズでは，各転移温

A-9

30

粒径 d(nm)

ルクと同様に ZFC 磁化の温度微分のピーク温度より評価し

図 1 各転移温度（TN,T1,T2）の粒径サイズ依存

ランタノイド系強磁性体 Tm, Er における高圧力下磁気測定
九工大工 A

木村祐太A , 美藤正樹 A , 出口博之 A

ランタノイド系強磁性体は、低温で強磁性が安定する前にらせん磁気構造が安定する。常磁性とらせん磁性の間の温度を TN 、らせん磁性と常磁性の間の温度を TC とすると、常圧下では、Er は TN = 80 K、TC = 32 K、Tm では TN

TC

TN= 56 K、TC = 25 K である。2005 年に D.D.Jackson ら

0 GPa

によって高圧力下で交流磁化率測定の結果が報告され、Er

7.5 GPaにおいては 12.4 GPa、Tm においては 20.4 GPa までの圧

15.3 GPam' (emu)

力領域で測定が行われた。しかし、測定精度の問題からどちらも磁気消失圧力の特定には至っていない。本研究では、

21.9 GPa
26.9 GPa

Jackson らより高精度な磁気測定方法で Er, Tm の磁気秩序の圧力変化を追跡した。図 1 は Tm における交流磁化の

HAC = 3.86 Oe
f = 3 Hz

5.0×10-7

温度依存性を示している。圧力増加に伴い磁気異常が小さくなり、TN の異常は 15.3 GPa では消失しているが、TCの異常は 26.9 GPa でもほぼ同じ温度で存在し続けている。

0

20

40

60 80 100 120 140 160
Temperature (K)

図1. Tmの交流磁化の温度依存性

6

A-10

高圧力下におけるネオジム磁石 Nd2 Fe14 B の強磁性消失
九工大工 A

荒瀬太輝A , 大隈理央 A , 美藤正樹 A , 高木精志 A

ネ オ ジ ム 磁 石 の 主 相 で あ る Nd2 Fe14 B は 最 も 強 力 な
永 久 磁 石 と し て 知 ら れ る が 、熱 減 磁 を 生 じ や す く 、そ の

32.5 GPa

1*10-4 V/Oe

キュリー温度 Tc は常圧で約 600K である。先行研究によVVCM/HDC [V/Oe]

ると Tc は 1GPa 加圧するたび、約 18K 下がると報告され、その情報に基づくと約 34GPa 付近で強磁性が消磁すると予想される。そこで我々は 30GPa 以上の高圧力下における Tc の追跡を行った。本研究では磁気測定装置として SQUID-VCM(コイル振動型 SQUID 磁束計) を用い、圧31.0 GPa

力印加装置として DAC(ダイヤモンドアンビルセル) を用

HDC:30 Oe

いた。図 1 に 31.0GPa、32.5GPa での結果を示す。31GPa0

では 53K、32.5GPa では 17K で強磁性由来の磁気異常が
観 測 さ れ 、33.0GPa よ り 高 圧 で は 、そ れ は 観 測 さ れ な か

10

20

30 40
T [K]

50

60

図1.直流磁化率の温度依存性

った。また、33.0GPa より高圧の圧力範囲では、4K 付近に強磁性由来の磁気異常とは異なる磁気異常が見られた。

A-11

Y2Fe17 の窒化に対する圧力・磁場の影響
鹿児島大学理学部 A , 鹿児島大学大学院理工学研究科 B , 鹿児島大学研究支援センター C

末吉由育A , 尾

上昌平 C , 小林領太 B , 三井好古 B , 小山佳一 B,C

Sm2 Fe17（母相）のキュリー温度 TC は 389 K、飽和磁化 Ms

中窒化の結果について報告し、Sm2 Fe17 N3 の結果と比較、議は 34.1 mB/f.u. である。Sm2 Fe17 を窒化した Sm2 Fe17 N3論する。[1] Koyama et al.: Phys. Rev. B 61 (2000) 9475.

（窒化物相）は、TC=752 K、Ms = 38.1 mB/f.u. で強い一軸磁[2] Onoue et al. : J. Alloys Compd 835 (2020) 155193.

気異方性を示すことから、永久磁石材料として注目されている[1]。Onoue らは、Sm2 Fe17 の窒化が磁場によって促進すること見出した [2]。この窒化の磁場効果は母相と窒化物相に対する Zeeman エネルギーの差によるものと報告されている [2]。
窒化の磁場効果の起源を解明するには、母相と窒化物相の結晶構造や磁性、窒素ガス圧力、窒化過程の関係を明らかにする必要がある。研究目的は、非磁性 Y を用いた Y2 Fe17 の窒化に対する磁場効果の解明である。アーク溶解法により Sm2 Fe17
試料を作製した。図に溶解後の X 線回折パターンを示す。すべてのピークは六方晶 Th2 Ni17 型構造で指数付を行うことができ、単相試料が得られた。講演では、本試料を用いて磁場

7

A-12

Sm2Fe17 m:4a"radSm2Fe17Nx x F~X-if_Lbd

希土類鉄磁石のαβ変態に対するメスバウア分光測定
Sm Fe N x = 3CM RzN5 T iA,m:4a abCM
2

2{

17

3

[1]iA,]4aT.}:^"/bd6u2{

BAs5SgkcbbdiA,]4a7H
6u|j"Itb
鹿児島大研究支援センター A , 鹿児島大院理工, 東北大金研 C , 東大物性研 D 尾上昌平
, 小林領太 B ,uP ? 57Fe-gq(%'$#63[E Itbv1*0

A,B
三井好古 B , 梅津理恵 C , 上床美也 D , 小山佳一
lGn 40 Pa T.+&)iA(a)W5T iA (b)bd6` D}:^d6`
6u|j

Sm2 Fe17 に窒化処理を行うと、α 相（Sm2 Fe17 Nx：x 少量）

e

YFadB8;o}:=K iA6u2{9V hx!y\
iA9VItbv1pV",J@> [1]ない磁場分解促進効果が確認された。講演では分解過程におM. Onoue et al., J. Alloy. Compd., 835 (2020) 155193.

から永久磁石特性の高い β 相（Sm2 Fe17 Nx ：x = 3）に変態ける磁場効果と微視的評価の結果を中心に報告する。

する。最近我々は、5 T 磁場中窒化処理によって、この αβ 変[1] M. Onoue et al., J. Alloy. Compd., 835 (2020) 155193.

態が促進すること [1]、さらに磁場中熱処理条件によっては、鉄酸化物を伴って β 相の分解も促進することも見出した。本
研究の目的は、β 相の磁場中熱処理制御による分解過程を微視的に解明することである。図は 57 Fe-γ 線メスバウア分光測定による微視的評価の一例である。真空度約 40 Pa 条件下ゼ elGn 40 Pa]4aZG 723 KQ 96 h &)iA(a)< 5 T iA,(b)]4awO(%'$#[EuUpV

ロ磁場 (a) に比べ、5 T 磁場 (b) によって β 相分率が大きく減少し、α 相と酸化物相分率が増加、単純な酸化反応だけで

A-13



Fe-1wt.%Cu における強磁場がトランプエレメントに及ぼす影響
鹿児島大学理学部物理科学科 A , 鹿児島大学大学院理工学研究科 B , 鹿児島大学研究支援センター C , 仙台
高等専門学校 D , 東北大学金属材料研究所 E

畑中竜聖A , 渡邊有美 B , 佐藤香里 D , 葛原俊介 D , 伊東航 D ,高橋弘紀 E , 小林領太 B , 尾上昌平 C , 三井好古 B , 小山佳一 B,C
鉄鋼材料に含まれる Sn や Cu はトランプエレメントとよばれ、除去が困難な元素であり、これらの除去や析出挙動の解明は、
鉄鋼材料研究やリサイクルをする上で重要である。我々は、強磁場が強磁性材料中の原子拡散や平衡状態図を変化させることに着目し、トランプエレメントの析出挙動の磁場制御を試みてきた。本研究の目的は、Fe-1wt. ％ Cu における、Cu の Fe 母相からの析出に対する磁場効果を明らかにすることである。Fe-Cu 状態図によれば、共析温度に近くなるにつれ、Cu の固溶限が上昇する。そのため、Cu の固溶限の低い 773 K における磁場中熱処理を行った。高周波誘導溶解炉を用いて Fe-1wt. ％ Cu 合金を作製した。0 T および 10 T で 773 K、12 時 間の磁場中熱処理を行った。その後、析出した Cu のサイズ分布や配列を明らかにするために、電子線マイクロアナライザを用いた組織観察及び組成分析を行った。10 T 中熱処理試料では、磁場の印加方向に対し、垂直方向と水平方向の面について行う。また、Fe 母相に固溶している Cu は母相の内部磁場を低下させることが予想されるため、メスバウア分光測定による内部磁場評価によって析出挙動が評価できる。そこで、熱処理した Fe-1wt. ％ Cu
試料から得た粉体試料を用い、室温で 57 Fe メスバウア分光測定を行った。講演では組織観察及び、メスバウア分光測定の結果について報告する。

8

A-14

Mn-Ga 拡散対の結晶成長挙動における磁場効果
鹿児島大学大学院理工学研究科 A

渡邊有美A , 小林領太 A , 三井好古 A , 小山佳一 A

強磁場は拡散、化学反応、相成長などに影響を与える。こい 抑 制 効 果 が 確 認 さ れ た 。一 方 773 K で は Mn2 Ga5 ののとき、原料と生成物の磁性は強磁場中の反応に影響を与え

相 成 長 は 磁 場 中 で は 明 瞭 な 変 化 は 見 ら れ ず 、Mn-rich 相る因子であり、強磁性相を有する Mn-Ga 系も合成反応におの磁性が結晶成長を選択的に抑制したと考えられる。
MnGa3(and MnGa4)

Mn-rich phases

いて強磁場が影響しうる。そこで本研究では、Mn-Ga 固液反α-Mn

λ-MnGaMn2Ga5

応に対する磁場効果について、磁場中熱処理した Mn-Ga 拡
散対を用いて評価した。
拡散対は質量比 5:1 の α−Mn と Ga からなり、温度 T =573, 673, 773 K、磁場の大きさµ0 H=0, 5 T で磁場中熱処理し(A) 0 Tた。熱処理後の試料は界面に垂直に切断し、断面を電子線マ
イクロアナライザ (EPMA) で観察、反応相の組成と厚みを評価した。

Fig. 1 は 573 K、48 h、0, 5 T 中 で 熱 処 理 し た 拡 散 対 の(B) 5 TGa 濃 度 面 分 析 で あ る 。573 K で は 反 応 相 の う ち 、2 つ

10 µm

H

Fig. 1. 573 K, 48 h, (A)0 Tと(B)5 Tで磁場中熱処理したMn-Ga拡散対のGa濃度面分析. Mn-rich相はMn3Gaと L10-MnGa相からなる.

の領域からなる Mn-rich 相は磁場による相成長の変化は見 ら れ な い が 、Mn2 Ga5 は 5 T 磁 場 に よ る 相 成 長 の 著 し

A-15

遍歴ヘリカル磁性体 MnP の超音波ひずみ効果
九工大工 A , 大阪府大工 B , 岡山大異分野基礎科学研 C

岩崎翔A , 大隈理央 A , 美藤正樹 A , 高阪勇輔 B , 秋

光純 C

遍歴ヘリカル磁性体 MnP は、古くからその磁性についてする。[1] T. Komatsubara et al., J. Phys. Soc. Jpn. 28,

研究されており，T c = 292 K 以下で c 軸を容易軸とする強317 (1970). [2] C. C. Becerra, J. Phys.: Condens. Matter

磁性，Tn = 47 K 以下で a 軸を伝搬ベクトルとするヘリカ

12, 5889 (2000). [3] T. Koyama et al., J. Phys. Soc. Jpn.

ル磁性が安定になる [1]。また，T∗= 282 K において，新た81, 043701 (2012). [4] M. Mito et al., J. Phys. Soc. Jpn.

な磁気転移の可能性が示唆され [2]，c 軸方向に磁化が向いた

84, 104707 (2015).

強磁性ドメインの間に，bc 面を 180 度回転する磁気ドメイン壁の存在が観測された [3]。非線形磁気応答を含む磁気ダイ
ナミクスも調べられており，強磁性相に電気伝導との相関を示唆する複雑な振る舞いを示す [4]。今回，我々は，超音波によって伝導電子の散乱確立を変化させ磁気特性を操作することを試みた。図 1 に超音波印加下の交流磁化率の温度依存性を示す。20 Vpp の電圧を印加した場合，Tc が 70 K 程度減
少した。その他の結果や 3 次高調波成分については当日報告

9

A-16

反転対称性を持つ遍歴電子磁性体における渦状スピン構造の解析的性質
琉球大理 A

梯祥郎A

原子サイズからナノサイズへ磁気構造を拡大していくと，反転対称性を持たない磁性体でスカーミオンをはじめとする多様な
渦状スピン構造と多重スピン密度波が存在することが最近明らかになってきている．我々はこれまでこのようなユニークな磁気構造が反転対称性のある通常の遍歴電子系においても可能であることを現象論と一般化されたハートレー・フォック理論に基づくハバードモデルの数値計算によって明らかにした [1,2]．しかし，これらの磁気構造の存在は実空間可視化画像観察に基づいており，渦の特性を見誤ったり，渦そのものを見落として了う可能性がある．そこで，今回，多重スピン密度波で表された渦構
造の渦中心の存在に注目し，その回りで波数展開を行って fcc 格子上の渦の局所スピン構造を解析的に明らかにした．この方法
で 2Q 多重ヘリカルスピン密度波（2QH) を主要項とする渦状スピン構造を解析すると，渦面に垂直なコア分極を持つ時計回りと反時計回りの 2 種類の渦構造（half-skyrmion）とコア分極 0 の 2 種類の反渦構造 (antivortex) が対になって存在することが分かる．３ Q 多重ヘリカルスピン密度波（3QH) では，偏西風効果を受けた 2QH half-skyrmion が渦面に垂直な方向へ進むに従って捩れていく構造を取ることが分かる．また，比較的弱いクーロン相互作用領域で見出された 12Q 多重スピン密度波（12QMSDW）を 3 つの 4QMSDW の重ね合わせとして同様の解析を行うと，コア分極０の捩れをともなった渦構造を形成していることが分かった．

[1] Y. Kakehashi, D. Koja, T. Olonbayar, and H. Miyagi, JPSJ 87, 094712 (2018).
[2] Y. Kakehashi, JPSJ 89, 024706 (2020); JPSJ 89, 094710 (2020).

A-18

グラフェンを用いた水酸化ニッケルナノシート金属化の観測
熊本大学大学院自然科学教育部 A , 熊本大学産業ナノマテリアル研究所 B , 熊本大学大学院先端科学研究部C

志手大輝A , 嘉月悠人 A , 伊田進太郎 B , 原正大 C

水酸化ニッケルはニッケル水素電池の電極材料として使用される等、現在に至るまで様々な研究が行われてきた [1]。最近の研究では水酸化ニッケルナノシート [2] が真空中においグラフェンて 250 ℃以上で加熱されると金属ニッケルに変化するという報告がある [3]。本研究ではグラフェンが電子的および磁気的特性に敏感な材料として水酸化ニッケルの金属化を間接的に測定できると期待し、グラフェンと積層させた構造を作製した。図は水酸化ニッケルナノシートに積層したグラフェンの AFM 画像である。図中の水酸化ニッケルナノシート (厚さ:1nm 程度、平面方向の大きさ:数 100nm 程度) は、基板上に一様に存在している。測定のための電極端子は電子線リソ
グラフィー技術を用いて作製した。発表ではナノシート加熱
後の 2 端子抵抗およびホール抵抗の変化について話す予定で水酸化ニッケルナノシート

ある。

2μm

[1] D. S. Hall et al., Proc. Math. Phys. Eng. Sci. 471,
20140792 (2015).

水酸化ニッケルとその上にあるグラフェンのAFM画像[2] S. Ida et al., J. Am. Chem. Soc. 130, 14038 (2008).
[3] Y, Naruo et al., Nanotechnology. 31, 435602 (2020).

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A-19

酸化チタンナノシートから加熱生成されたアナターゼナノ粒子の原子間力顕微鏡観察熊本大学大学院自然科学教育部 A , 熊本大学大学院先端科学研究部 B

嘉月悠人A , 船津麻美 B , 原正大 B

バルクの酸化チタンは超親水性や光触媒効果があり、近年では二次元の酸化チタンナノシートに関しても同様な特徴がみられることが分かっている [1]。酸化チタンナノシートは層状チタン酸化物を液中で膨潤・化学的単層剥離を行うことで得られる。Langmuir-Blodgett 法を用いて、SiO2 /Si 基板
上に酸化チタンナノシートを転写することができる。酸化チ
タンナノシートは加熱することによってアナターゼに構造変化することが知られており、重なった層数が少ないほど相転移温度が上昇することが分かっている [2]。ただし構造変化した際のアナターゼ結晶粒の形状については不明である。本
研究では原子間力顕微鏡を用いて、加熱温度やナノシートの重なりの違いによるアナターゼ結晶粒の形状変化を調べた。
その結果、酸化チタンナノシートの単層と 2 層におけるアナターゼ結晶粒のサイズは異なり、結晶粒の方向は加熱前のナ
ノシートの結晶方向に揃っていることを発見した。発表では結晶粒の生成メカニズムに関する考察を行う。
[1]L.Wang et al., Chem. Rev. 114, 9455 (2014).
[2]K. Fukuda et al., J. Am. Chem. Soc. 129, 202 (2007).

A-20

電子線リソグラフィーによるグラフェンナノリボンの作製
熊本大学大学院自然科学教育部 A , アンリツ先端技術研究所 B , 熊本大学大学院先端科学研究部 C
古閑祐貴A , 嘉月悠人 A , 松井朋裕 B , 原正大 C

現在、グラフェンを細長いナノリボン状に加工したグラ
フェンナノリボンの研究が盛んである [1]。先行研究では、幅186-207 (2016) [2] Zhiwen Shi et al. , Adv. Mater. 23,
3061-3065 (2011)を細くするとバンドギャップが開くと報告されている。本研
究では電子線リソグラフィーおよび酸素・水素プラズマを用いて、グラフェンナノリボンの作製を試みた [2]。
まず、酸化皮膜付 Si 基板にグラフェンを剥離した。次に、
電子線リソグラフィーでパターニングを行い、酸素プラズマ
でグラフェンのエッチングを行った。その後、水素プラズマ
で、エッチングした穴をさらに広げた後、AFM 観察を行った。

AFM 画像から六角形状に穴が広がり、グラフェンナノリ
ボンが作製できていることが分かった。現在、電極作製を行

グラフェンナノリボン

い、グラフェンナノリボンの電気特性の測定を行っている。

[1] Wentao Xu and Tae-Woo Lee , Mater. Horiz. 3,

水素プラズマエッチング後のAFM画像

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A-21

酸化チタンナノシートとグラフェンの層間にトラップされた水の原子間力顕微鏡測定熊本大学大学院自然科学教育部 A , 熊本大学大学院先端科学研究部 B

バルクの酸化チタンと同様に、二次元材料である酸化チ

中村駿一A , 船津麻美 B , 原正大 B(a)

タンナノシートは超親水性である。原子間力顕微鏡（AFM）

(b)

酸化チタン
ナノシート

で直接試料表面に存在する水を観察することは困難であるが、マイカ上にグラフェンを覆うことによりトラップされた水をグラフェン観察できることが分かっている [1]。本研究では、同様の方法を用いることで酸化チタンナノシート表面をグラフェンで覆い、トラップされた水を観察した。酸化チタンナノシートはLangmuir-Blodgett 法を用いて転写、グラフェンはスコッチ(c)

テープを使った機械的剥離を用いて試料を作製した。トラッ(d)

プされた水の有無を確認するため加熱処理を行い、その前後で測定を行った。右図は AFM 測定で得た画像で (a)、(b) は

グラフェン

それぞれ加熱処理前の高さ像、位相像、(c)、(d) はそれぞれ
加熱処理後の高さ像、位相像である。加熱処理により水が抜けたのが確認できた。

酸化チタン
ナノシート

[1] K. Xu et al., Science 329, 1188 (2010)
図12

酸化チタンナノシート上グラフェンのAFM画像。
(a)加熱前の高さ像、(b)加熱前の位相像。
(c)加熱後の高さ像、(d)加熱後の位相像。