放射光第巻第号()

実験技術

磁性材料と XMCD による磁性研究圓山裕，石松直樹

広島大学大学院理学研究科〒7398526 東広島市鏡山 1 丁目 31Studies of Magnetic Materials Using XMCDHiroshi MARUYAMA and Naoki ISHIMATSU
Department of Physical Sciences, Graduate School of Science, Hiroshima University
131 Kagamiyama, Higashi-Hiroshima, Hiroshima 7398526, JAPANAbstract
X-ray magnetic circular dichroism (XMCD) has been widely applied to studies of magnetism and magnetic materials.
We review recent developments not only in the experiment using helicity-controlled XMCD technique but also in understanding of magnetic states in the following practical materials: permanent magnet, magneto-optical device, and magnetic
recording media. It is noted that the XMCD is suitable for studying the magnetic properties originated in the spin-orbit interaction. Feasibility for fundamental research and technological application is presented.

.

石，磁気光学素子，磁気記録媒体などを取り上げて，そのはじめに磁性材料は現代社会に不可欠の素材のひとつである。例

磁性の発現機構と電子状態に関する研究に XMCD がどのえば，コンピュータと磁気記録媒体に，光アイソレータな様に活用され得るのか，現状と可能性を紹介する。これら

ど情報化社会を支える光通信素子に，モーターと発電機，の材料に共通する興味は，注目する磁気特性がスピン軌道

変圧器など省エネルギーと地球環境の保全に関わる機器に相互作用（ SOI ）に由来する点である。 XMCD による磁も各種の磁性体が利用されている。更に，磁性材料の高性性研究の特徴に「軌道磁性」の視点を指摘したい。

能化は軽薄短小を標榜する現代の科学技術の潮流を推し進めている。ナノ磁性粒子，磁性薄膜などの創製は近未来の.

XMCD 実験

スピントロニクスの到来を予想させる。放射光の分野で磁性体の応用では，母相に固有な磁気特性（磁気モーメも，高性能希土類磁石は挿入光源に無くてはならない材料ント，キュリー温度など）と技術的な特性（残留磁化，保である。一方，基礎研究の分野でも強相関電子系の磁性と磁力など）が区別される。材料としては後者が重視される

電子状態，磁気秩序状態と相転移，結晶磁気異方性，局在が，基本的な理解は前者を通して得られる。したがって，性と遍歴性など話題に事欠かない。

自発磁化の大きさやキュリー温度，磁気構造と磁気相転移

磁性は「巨視的に観測される量子現象｣1) と云われる。などのマクロな特性に関する情報が不可欠である。また磁その担い手は磁性電子であり，電子間にはたらく交換相互気的相互作用は短距離で効く相互作用である。磁性原子の作用と電子相関がその本質である。固体中の電子の磁気状配位構造，元素選択的な電子状態や磁気分極の大きさなど態は構成原子の電子構造や物質の結晶構造とバンド構造にミクロな情報も重要である。しかしながら，マクロな磁性強く依存するために，多様な磁気特性が外場に対する応答とミクロな磁気状態との関係については十分な理解が得らとして観測される。したがって，物性研究では「構造と磁れているとは云えない。

XMCD（ Dmt）の積分強度は，現象論的に以下の式で説性」「局所構造と電子状態」に関する視点が不可欠と考えられる。構 造の視点か ら物性を理 解する研究 の中で，明される。

XAFS が磁性材料にも応用されてきた。しかし磁性に注f

目するとき， XAFS から磁気状態に直接関係する情報を( Dmt)dv∝Pc×取得することはできない。この目的には円偏光を用いた

M ( T , H, P ）cos u×Dr
M(0, 0, 0)(1 )X 線磁気円二色性（ XMCD ）が相応しく，ミクロな磁気
ここで，Pc円偏光度， M( T, H, P )温度，磁場，圧力プローブとして既に定着している。
本 稿で は， 磁性 材料 の磁 気特 性の 評価 に用 いら れるの関数としての磁化， M ( 0, 0, 0 )飽和自発磁化， u  X

XMCD の実験手法を紹介する。磁性材料として永久磁線波数ベクトルと磁気モーメントのなす角， Dr ＝ r (↑)－

――(C) 2003 The Japanese Society for Synchrotron Radiation Research

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()r (↓)状態密度の差（磁気分極）， r (↑）， r (↓) up-spin,

伝導バンドであることから， XMCD スペクトルは複雑なdown-spin バンドの状態密度， r ＝ r (↑)＋ r (↓)状態密度

形状と微弱な強度を示す場合が多い。しかし検出感度と統の和である。磁場方向（ u ＝ 0, p ）か偏光（ヘリシティ

計精度の向上によって，実験と理論の比較による詳細な分Pc ＝ 1, － 1 ）の一方を反転すると， Dmt の符号が変る。 X

析や定量的な議論が可能になりつつある。 XMCD はスピ線移相子を用いるとヘリシティの反転が容易かつ高速に実ン分極と SOI に由来し，K吸収端の場合，最隣接原子の行できる2)。これによって，外場に対する依存性の測定やp 軌道を介した pd 混成効果の重要性が分かっている4)。

極端条件下の実験が容易になっただけでなく，磁場を独立XMCD が局所的な対称性の変化や外場に対する電子状態したパラメータとして扱う実験が可能になった点が注目さの応答に敏感なこと，磁気光学総和則4,5)を利用すると磁れ る 。 ま た 円 偏 光 変 調 法 3) の 確 立 に よ っ て 検 出 感 度

気モーメントに対する軌道とスピンの寄与が見積もられる（ XMCD / XANES ～ 5 × 10－5 ）や統計精度の向上が得られことは，磁性研究にとって大変有利である。ている。 XMCD による磁性研究を展開するために，外場XMCD による磁性研究（温度磁場圧力など）の極端条件あるいはそれらの複.

合条件の整備も進められている。

. 磁気状態

SPring-8 の BL39XU に設置されている XMCD 測定装XMCD スペクトルから得られる最も重要な情報は，磁置の概略を Fig. 1 に示す。移相子によって直線偏光から気分極の大きさと符号であり，それらの系統性や外場に対変換された円偏光 X 線が磁化した試料に照射される。標する依存性であろう。

準的な測定では， X 線は電磁石のポールピースの中心に
設けられた貫通孔を通って試料に導かれる。電磁石の磁極

室温で強磁性の場合は，試料を磁極間に挿入し，磁場を元素選択性

間には低温装置や高圧装置が挿入され，磁場に加えて他の印加するだけで測定条件が適う。大気中での測定が可能な外場（温度や圧力）も印加される。高磁場が必要な場合にので効率も良い。この標準的な測定条件の実験から得られは電磁石を超伝導磁石に代える。測定条件の現状は以下のる元素選択的かつ系統的なデータが有効な例として希土類通りである。

磁石の場合を紹介する。

X 線エネルギー5.7～13.7 keV の円偏光

現在の主要な永久磁石材料の母相は R TM 化合物（希温度1.5～300 K（超伝導磁石の利用）

土類磁石 Sm Co 系， Nd Fe B 系）である6,7) 。永久磁

約20～300 K（電磁石＋冷凍機）

石の特性では，残留磁化，保磁力，最大エネルギー積が重300～600 K（電磁石＋簡易電気炉）要である。 Neomax 磁石は保磁力 1.7 T ，最大エネルギー

磁場最高10 T（超伝導磁石），積 43 MGOe の世界最高性能を実現している。応用では最高 2 T（電磁石，ポールピースに依存）

モーター（電気自動車やロボット）， MRI 装置用磁石，圧力常圧～約50 GPa（室温），常圧～約10 GPa（低温）PC 周辺装置や AV 装置のアクチュエータ，スピーカー，試料形状と計測法粉末（透過法），板状および薄膜放射光光源などが挙げられる。一方， R TM 化合物の磁（蛍光法）

性では，一軸異方性の発現，磁気秩序の形成，非金属元素試料の形状と磁気特性，測定する吸収端のエネルギーと元（ B, N, H ）の役割，スピン再配列現象（ non-collinear 磁素の濃度などに適した測定条件を見出す必要がある。測定気構造）などに興味が持たれている。

Neomax 磁石の母相の R2Fe14B 型化合物は， Fe が密に条件は実験目的に深く関係することは言うまでもない。
上記のエネルギー領域では， 3d 遷移金属（ TM ） K 吸分布する層と R が配位する層とが交互に積層した構造を

収端，4f 希土類金属（R）L吸収端，5d 遷移金属 L吸収取る。磁化を担う Fe イオンと磁気異方性を発揮する R イ端などを扱えるので，多くの磁性元素が研究対象となる。

オンが空間的に隔たっているにも拘わらず，長距離磁気秩それらの光吸収励起終状態が TM (4p ) や R(5d ) の非占有序（軽希土類化合物は強磁性，重希土類化合物ではフェリ磁性）を形成する。 Fig. 2 に， R2Fe14B 系の Fe K 吸収端 XMCD を示す8) 。吸収端エネルギー E0 から約 6 eV 高 R＝エネルギー側に系統的な変化が見られる。即ち，◯Y, La, Ce, Yb, Lu では純 Fe の XMCD と類似したスペク
 R＝Pr, Nd, Sm では負の方向に増加する，
トル形状が，◯
 R＝Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm では逆に正の方向に増加し◯ている。この様な R イオンに因る Fe サイトでのスペクトル形状の系統的な変化は， Fe 4p 電子と R 4f 電子の間の強い相関を示唆している。磁気秩序の形成に果たす TM( 3d )R (5d )R ( 4f ) 混成効果は，今まで考えられて来た
Figure 1.

Setup for XMCD experiment on BL39XU at SPring-8.

以上に重要であることが分かる。 Champbell モデルで云――

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Figure 3. Temperature variation of Dy L3-edge XMCD in Dy3Fe5
O12 at below and above the compensation temperature (226 K). Thelower panel shows the XANES spectrum.

～570 K ）で，ネールのフェリ磁性理論の基礎となった。

Fe3＋ イオンは四面体位置（Td）と八面体位置（Oh）を占
Figure 2. Fe K-edge XMCD spectrum in R2Fe14B system (R＝Y,La, Ce, Pr, Nd, Sm, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb and Lu)8).

有し， R3＋ イオンは十二面体位置を占める。 3 個の Fe3＋( Td ) と 2 個の Fe3＋ ( Oh ) は， O2－ イオンを介した超交換相互作用によって反強磁性的に結合する。 R3＋ イオンはFe3＋ イオンの分子場中で常磁性的に弱く結合している。
う RKKY 相互作用を媒介する TM ( 4p )R ( 5d ) 伝導電子

室温付近では Fe 副格子の磁化が主要だが，温度の低下にに関する情報が得られる意義は大きい。この様な研究かしたがって，R 副格子の磁化が急速に増大して支配的とな

ら，磁気モーメントの増大とキュリー点の高温化，磁気異る。Fe と R の副格子磁化が拮抗し，ある温度で自発磁化が消失するのが補償温度である。 Fig. 3 は Dy IG におけ方性の増強に関する機構の理解が期待される。


温度依存性

る Dy L3 吸収端 XMCD の補償温度（ Tcomp ＝ 226 K ）前XMCD の温度変化から磁気相転移や磁化補償現象に関後での符号の反転を示している。低温で主要となるスペクする情報が得られる。ここでは希土類鉄ガーネット

トル構造は R ( 4f )R ( 5d ) 原子内交換相互作用による R（R3Fe5O12略称 RIG ）フェリ磁性体における補償現象を( 5d ) 電子の分極を表している。磁性イオンの電子状態紹介する。 RIG の飽和磁場は 1 kOe 程度なので，電磁石は，ガーネット型でもスピネル型フェライトでも［FeO4］と冷凍機の組み合わせによって温度依存性を測定できる。

および［ FeO6 ］多面体（ RIG では［ RO8 ］多面体）が基冷凍機を使用する場合，約20～300 K が温度可変である。

本ユニットであり，バンド描像を用いなくても，原子モデRIG は光アイソレータや光サーキュレータなどの磁気ルから出発して結晶場と SOI を用いて議論される。また光学素子に不可欠の材料である。直線偏光した光がこの素最隣接 O2－ イオンの 2p 軌道を介した混成や電荷移動の効子を透過するとファラデー効果が観測される。光の波数ベ果をも考慮する必要がある。これは共鳴 X 線散乱の機構

クトルが素子の面直磁化に平行か反平行かによって偏光面とも深く関係している。
磁場依存性の回転方向が異なる性質（非相反性）を利用して，半導体

レーザーを安定化して高速大容量光通信を実現するのがXMCD 測定での磁場は量子化軸を決める重要な役割をBi 置換 RIG 単結晶膜（(RBi )IG ）である9)。 R 原子の一担っている。一方，高磁場の印加が不可欠なケースには，部を Bi で置換すると， SOI が大きな Bi 6p 軌道が隣接す

磁気異方性の大きな試料（例えば，希土類化合物）の磁気る O2－ の 2p 軌道と分子軌道を構成することで O 2p 軌道的飽和を得る目的とメタ磁性転移の観測の二つが考えられの実効的な SOI が増強されるため，ファラデー回転角がる。BL39XU には最高10 T までの横磁場を発生できる超非常に大きくなる10)。

伝導磁石（Fig. 4）が設置されている。この超伝導磁石に

RIG は立方晶ガーネット構造を持つフェリ磁性体（ Tcはヘリウムガス再凝縮用冷凍機が取付けられているので，――放射光第巻第号

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液体ヘリウムの補充無しで約 1 週間の連続運転が可能で質的に異ならない。したがって Mn3GaC におけるメタ磁ある。試料を 6 個まで装着できる試料ホルダーロッドを性は磁気構造の転移に因り， Mn 4p 電子状態の顕著な変利用できるので実験の効率が良い。ただ試料温度の安定化化を伴わないことが分かった。( 1 )式から XMCD の磁場には時間を要する。

依存性は一種の磁化率を与えるが，non-collinear な磁気構

メタ磁性は，反強磁性の基底状態に印加した外部磁場の造の場合，本来の磁化率とは異なる振る舞いが観測されて強度を増していくと，ある閾値を超えたときに起こる強磁いる。磁気異方性と軌道磁気モーメントとの関係が推測さ性への一次転移を指す。遍歴電子系や強相関電子系のメタれる。

磁性転移に興味が持たれている。ペロフスカイト型 Mn3

圧力依存性

GaC における磁場誘起強磁性相の Mn 4p 電子分極状態を，一方，強磁性体に対する圧力効果は，磁気モーメントのMn K 吸収端 XMCD の磁場依存性を通して調べた11) 。

減少やキュリー温度の低下，構造相転移に伴う磁気転移な

Mn3GaC では，立方晶を保ったまま T＝180 K で格子の膨ど強磁性の不安定化に現れる。圧力効果は磁気体積効果

張を伴って，強磁性から反強磁性の低温相に 1 次転移す（磁歪，通常は体積膨張）に対する逆効果とも云える。分る。 Fig. 5 は，ゼロ磁場で反強磁性状態に在った 160 K

極状態の圧力依存性は磁性の基本的な問題の一つであるで，メタ磁性転移した Mn の分極状態を示している。磁が，放射光による実験は緒に就いたばかりの分野である。

場の増加に伴うスペクトル強度の急激な増大やヒステリシダイヤモンドアンビルセル（ DAC ）を用いた高圧スも観測された。スペクトル形状は強磁性相でのそれと本

下の XMCD 測定は， Fe72Pt28 不規則合金における Fe のhigh-spin と low-spin 転移を Pt L3 吸収端 XMCD を用いて観測した Baudelet 等の 20 GPa までの実験が最初である12,13)。高圧下 XMCD 実験では，アンビルの X 線吸収による X 線強度の低下，ビームの安定性と装置の振動，微小試料の最適化が問題である。したがって高エネルギーのPt L吸収端の利用は理に適っているが，Fe の状態を直接観察する必要がある。我々は，比較的厚さが薄く（1 mmt）キュレット径の大きい（ 350 mm ）ダイヤモンドアンビルを利用することで，50 GPa までの高圧下で Fe K吸収端 XMCD の精密測定に成功している14) 。 Fig. 6 は， Fe4

N の Fe K 吸収端 XMCD の圧力変化を示している15) 。
Fe4N は格子の収縮とともに XMCD の強度も減少し， 24

Figure 4. Superconducting magnet capable of supplying 10 T inmaximum. This magnet is characterized by split-type, horizontal
direction of ˆeld, and two refrigerators attached for He-gas recondensation.

Figure 5. Magnetic ˆeld variation of Mn K-edge XMCD in themetamagnetic state at 160 K in Mn3GaC perovskite11).

Figure 6. Pressure variation of Fe K-edge XMCD in Fe4N. Whenthe pressure is released from 27 GPa, the XMCD spectrum recovers
intensity without any hysteresis15).

――



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Figure 7. Cross section of diamond-anvil-cell installed in acryostat. DiŠraction from NaCl loaded together with sample is applicable to monitor of the generated pressure.

GPa 付近でその強度が消失する。更に，この圧力誘起の磁気転移は可逆的であることも分かった。24 GPa 以上では，格子の収縮によって 3d 電子軌道の混成が増し，強磁性から常磁性への転移が起こると推測される。この実験の様に，格子定数の圧力依存性と構造相転移の有無を高圧下粉末 X 線回折で確認することで，「構造と磁性」の相関についてより深い理解が得られることを指摘しておきたい。
室温での測定であれば， DAC を電磁石の磁極間に挿入するだけで測定条件は満たされる。更に，低温高圧下での XMCD 実験を可能にするために， DAC を冷凍機に組込んだ低温高圧装置を作成し，性能評価と改良を行っている。 Fig. 7 に X 線ビーム位置での装置の断面図を示す。

Figure 8. Element-selective hysteresis loop for XMCD intensity at(a) Gd L3-edge and (b) Fe K-edge in Gd/Fe multi-layered ˆlm.
Solid line in the upper panel displays magnetization hysteresisloop16).

4K GM 冷凍機を採用したことで， DAC を収納した状態で 4K まで冷却できる。圧力は金属メンブレムによって外部から制御される。セル内の発生圧力は，試料と共に加圧下での XMCD の温度変化は，磁場中冷却過程の元素別測された NaCl の格子定数を円偏光 X 線による 90 度散乱を定に対応する。更に温度磁場一定の下で XMCD 強度の時用いて測定し， Decker の状態方程式を用いて見積もられ系列データの収録も可能である。磁性の揺らぎに関する研る。

究への応用が考えられる。
一方，磁化の緩和過程を研究する目的で， Fontaine 等

. 磁化過程
移相子を利用すると印加磁場を独立したパラメータとしによる時間分解 XMCD 実験が ESRF で成功している17)。て扱える。(1 )式によると，XAFS 本来の元素選択性と磁一巻きのマイクロコイルによってパルス磁場を発生さ気プローブとしての XMCD の特徴を組み合わせた元素選せ，エネルギー分散型 XAFS 分光装置に移相子による円択的磁気測定が可能となる。 Fig. 8 は Koizumi 等16) によ偏光の生成と CCDPSD (position sensitive detector) によって行われた Gd /Fe 合金多層膜に関する元素別磁化過程るデータ収録を組み合わせた測定系を用いて，XMCD 強の測定結果である。Gd /Fe 多層膜磁性体の Gd L3吸収端度のナノ秒スケールでの時間変化が測定されている。Fig.と Fe K 吸収端を用いた元素別ヒステリシス曲線を表し

9 に， GdCo3 アモルファス薄膜に対するパルス幅 22 ns でている。この測定では，入射 X 線のエネルギーを特徴的0.7 T のパルス磁場に因る Gd L3吸収端 XMCD の励起となスペクトル構造を与えるエネルギーに固定して，磁場を緩和の過程が時分割で示されている。容易面型の Gd 磁気掃引しながら XMCD の強度測定ができる円偏光変調法のモーメントは面直に掛かった磁場に追随して立ち上がり再特長が活かされている。元素別ヒステリシス曲線が磁化のび面内に戻るが，それは 1 ns よりも速い応答であると結振る舞いと異なることから，磁場強度に依存した多層膜で論付けている。同様に Co の磁気モーメントの振る舞いもの多様な磁気構造の詳細が議論されている。この元素選択調べられ， Co K 吸収端では困難であったが，軟 X 線領的なヒステリシス測定は多元系の磁化過程や薄膜の磁気特域の L 吸収端で成功している。スピンバルブ Co / Cu /性の研究に適している。中性子磁気散乱やメスバウアー分

Ni80Fe20 やトンネル接合 Co/Al2O3/Ni80Fe20 におけるスピ光， NMR 等のミクロな磁気測定法と較べて， XMCD のンダイナミクスの観測に応用されている18)。

元素選択性は他に無い特長である。また一定の印加磁場の――放射光第巻第号

()Figure 10. Experimental geometry of XMCD in ‰uorescence modefor perpendicular magnetization thin-ˆlms.

Figure 9. Time-resolved XMCD spectrum recorded at Gd L3-edge
in GdCo3 amorphous thin-ˆlm17).

. 磁気異方性
磁性材料の応用では磁気異方性が積極的に活用される。
結晶磁気異方性は SOI に起因するので，XMCD を用いた研究が適している。最近，垂直磁化膜に関する XMCD 研
究が基礎および応用の両面から注目されている。ここでは，次世代のハードディスク材料や MO として有望視されている CoCrPt 合金19)や CoPt 規則合金の垂直磁化膜における Pt L2,3吸収端 XMCD の例を紹介する。
高度情報化社会に向けて，磁気記録媒体の高密度化と R/W 用磁気ヘッドの高分解能化が重要な課題と云われていFigure 11. XMCD spectra at Pt L3- and L2-edges in CoPt orderedalloy thin-ˆlms. Comparison between bulk sample and the thinˆlms, sputtered on the MgO (111) or (100) substrate, isdisplayed21).

る7) 。従来の面内磁気記録では，超常磁性のために 200 ～300 Gbit/in2 の記録密度が限界と考えられ，それ以上の密度の実現には垂直磁気記録が不可欠とみられている。垂直， f ～ 100 °の配置（ Fig. 10 と異なる）で蛍して， c ＝ 45 °

磁化膜の次世代ハードディスクでは 1 Tbit/in2 の記録密度光法によって，バルク試料は透過法で行われた21)。 L 吸が目標とされている。一方，垂直磁化の発現機構では結晶収端の磁気光学総和則を用いて，角運動量の基底状態期待

磁気異方性，薄膜の金相学的構造と結晶配向性，形状異方値の軌道成分〈Lz〉とスピン成分〈Sz〉を求め，それらの性などが重要とされていが7)，未だ不明の点が多い。XRD割合〈Lz〉/〈Sz〉比を評価できる。その結果，薄膜の〈Lz〉と EXAFS 解析から，垂直磁気異方性は柱状の強磁性粒/〈Sz〉比がバルクより大きいこと，L11型規則構造（六方子とそれらを孤立させる偏析非磁性相からなる不均質な構晶）の方が L10 型（正方晶）よりも大きいことが分かっ造が重要と指摘されている20)。

た。垂直磁気異方性と薄膜の結晶学的構造との関係が推測

Fig. 10は，SPring-8 BL39XU で行われた垂直磁化膜にされ る。総和 則を薄膜に 適応する場合 ，磁気双極 子項関する蛍光法 XMCD 測定の配置図である。試料面に垂直〈Tz 〉の取り扱いが問題となる。Co /Pt 二層膜の界面でのに磁場を印加した状態で， 120 eV 程度のエネルギー分解Pt の分極状態が，共鳴磁気 X 線反射率の実験によって議能をもつ SDD (silicon-drift detector ) の検出角 f と距離 r論されている22)。XMCD による TM 薄膜や多層膜におけを調整できる。 f ～ 87 °の配置で膜厚が数 10 nm ～ 0.1 nm

る磁気異方性に関する研究では，St äohr によって書かれたの薄膜でも良好な S / N 比のデータが収録できる。また試解説が参考になる23)。

料を回転させて膜面に対する入射角 c を変えると，

. 磁気構造

XMCD の角度依存性の測定が可能である。f, c, r の値を磁気的相互作用は隣接したスピン間，スピン軌道間な用いて蛍光法による吸収スペクトルの補正ができる（薄膜ど短距離に働く作用である。したがって原子間距離や配位の場合にはその必要が無い）。 Fig. 11 は， CoPt 規則合金構造などの局所環境が磁性に強く影響する。本来 XMCD

垂直磁化膜の Pt L2,3 吸収端 XMCD とバルク試料のそれには波数依存性が無いので，長距離磁気構造の議論はできとの比較を示している。薄膜の測定では面直に磁場を印加ないが，磁性原子の周りの局所的な磁気構造の解析が可能

――



放射光である。それは， EXAFS 領域で観測される XMCD の振動（磁気 EXAFS と呼ばれる）を用いた解析である。磁気 EXAFS の振幅は微弱（＜ 10－4）なため，測定では S /N 比の向上と長時間の積算が不可欠である。磁気 EXAFSの最初の実験は Sch äutz 等24) による純 Fe と Gd IG の Fe

K 吸収端の比較であった。希土類化合物では，ラーベス
相 DyFe2 フェリ磁性体の磁気 EXAFS が Nakamura 等によって測定されている25)。Fe K吸収端 EXAFS とその磁気 EXAFS のフーリエ変換に相異が認められる。特に，±ヘリシティでの各 EXAFS の二つのフーリエ変換の間の差分プロファイルをみると，最隣接原子の Fe と第二隣接原子の Dy では符号が異なり，強度にも相異が認められる。これはフェリ磁性の反強磁性的な結合と磁気モーメントの大きさの違いを反映していると解釈されている。多重散乱理論に基づく計算が J. Rehr, C. Brouder, T. Fujikawa
らの各々のグループによって進められている。
.

おわりに
本稿で紹介した磁性材料では，磁気異方性と磁気光学効

第巻第号()

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20) C. J. Sun et al.: J. Appl. Phys. 91, 7182 (2002).
21 ) 岡本早智，圓山裕他第 15 回日本放射光学会年会要旨集（2002年）p113．
22) J. Geissler et al.: Phys. Rev. B65, 020405 (2001).
23) J. St äohr: J. Magn. Magn. Mater. 200, 470 (1999).
24) G. Sch äutz et al.: Phys. Rev. Lett. 62, 2620 (1989).
25) T. Nakamura et al.: J. Phys. Soc. Jpn. 67, 3964 (1998).
7)

果に注目した。その両者とも SOI に由来している点で，XMCD による研究が適している。更に， SOI ではスピンと軌道成分が格子（構造）と強く結合する。したがって

圓山「構造と磁性」の相関に対する視点が必要であり，高磁場

広島大学大学院理学研究科

高圧高温低温の実験でも系統的な測定が不可欠であE-mail: maruyama＠sci.hiroshima-u.ac.jp

る。またスペクトル形状と電子状態やバンド構造との間の専門X 線磁気分光

帰属の理解は基本的な課題である。その様な研究による磁略歴

気状態の理解を経て，新物質の創製と設計に資する知見が1952年

兵庫県生まれ1980 年

岡山大学大学院理学研究科得られる。究極の目標は，研究成果の材料科学へのフィードバックにあると思う。スピントロニクスやオービトロニ

修士課程修了クスの創成と展開につながると素晴らしい。

1981年～83年

裕フランス CNRS 高磁場研究所客員研究員

1985年

岡山大学理学部助手

1986年

理学博士（広島大学）

本研究は多くの方々の協力と援助を得て行われました。

1993年

岡山大学理学部助教授

JASRI の鈴木基寛氏，河村直己氏，大石泰生氏，理研/

2001年

広島大学大学院理学研究科教授

謝辞

SPring-8 の 石 川 哲 也 氏 ， 原 研 / SPring-8 の 下 村 理 氏 ，KEK PF の河田洋氏，岩住俊明氏，岡山大学の山嵜比登志氏，名大院工の岩田聡氏， Zaragoza 大学の J. Chaboy

石松直樹

氏，CNRS-Grenoble の D. Fruchart 氏に感謝致します。

広島大学大学院理学研究科
参考文献

E-mail: naoki＠sci.hiroshima-u.ac.jp

1)
2)
3)
4)

専門X 線磁気分光，高圧物性

金森順次郎｢磁性」（培風館，1969年）．
K. Hirano et al.: Jpn. J. Appl. Phys. 31, L1209 (1992).
M. Suzuki et al.: Jpn. J. Appl. Phys. 37, L1488 (1998).
J. Igarashi and K. Hirai: Phys. Rev. B50, 17820 (1994); Phys.
Rev. B53, 6442 (1996).
5) B. T. Thole, P. Carra, F. Sette and G.van der Lann: Phys.
Rev. Lett. 61, 1943 (1992); P. Carra, B. T. Thole, M. Alterelli and X. Wang: Phys. Rev. Lett. 70, 694 (1993).
6) J. M. D. Coey: ``Rare-Earth Ion Permanent Magnets'' (Oxford

略歴

1971年

静岡県生まれ1999 年

東京工業大学総合理工学研究科博士課程修了

1999年

日本原子力研究所関西研博士研究員

2001年

広島大学大学院理学研究科――

助手