結果および考察:
TbM₄,₅吸収端で測定したXASの生データを示す。バックグラウンド処理は行っていない。測定時間はスペクトル1本あたり15分である。X線エネルギーに対してゆるやかに上昇するAu基板からのバックグラウンドの上に、Tbの信号が重畳しているスペクトルが得られた。バックグラウンドに対するTbXAS信号の強度比は、M₅吸収端では14%、M₄吸収端では6%である。この信号とバックグラウンド比は、(a)に示す面直磁場(θ=0°)と(b)のほぼ面内磁場(θ=80°)で大きな差は見られなかった。左右円偏光に対するXASの差で与えられるXMCD信号は、面内磁場の方がやや大きい。信号に対するバックグラウンド強度は大きいが、スペクトルの統計精度自体は高く、ノイズの少ない良好なスペクトルが得られている。
バックグラウンドのスペクトルを二次関数で近似して差し引いた結果を示す。XASスペクトルのM₅端でのピーク強度を1に規格化してプロットしている。十分に解析に耐えうる明瞭なXASおよびXMCDスペクトルが得られた。XMCD信号のノイズレベルは、およそ0.005と評価できる。これは、XASのピーク強度の0.5%の精度であり、このデータにsum rule解析を行うことでTbイオンの磁気モーメントの値を0.01μBの精度で決定することができる。ただし、基板からのバックグラウンドがXAS信号よりも大きいため、sum rule解析による磁気モーメントの値の絶対値は、主にバックグラウンドの引き方によって左右される。θが0°から45°、80°と磁場の角度が面内方向になるにつれてXMCDスペクトルの強度が増大しており、試料が面内の磁気異方性をもつことがわかる。
TbM₅吸収端のエネルギーにて測定したESMを示す。XMCDの結果と同様に、θ=80°で最も信号強度が大きく、試料が弱い面内磁気異方性をもつことを示している。測定に用いた最大磁場1.9TでもESM磁化曲線は飽和しておらず、試料が飽和磁化した状態での磁気モーメントの値を決定するにはより強磁場での測定が必要である。

今後の課題:
単原子層膜厚の希土類分子磁石からのXASおよびXMCDスペクトルを良好な測定精度で得ることができた。BL25SUでのTEY法による測定では、1原子層よりも薄い膜厚もしくは希土類磁性原子の密度の小さい試料での測定が可能であることがわかった。今回の結果から見積もると、実効膜厚0.02ML程度の希土類原子密度でもXMCDスペクトルによる磁気モーメント評価が行えると考えられる。ただし、その場合には相対的によりバックグラウンドが増大するため、スペクトルのバックグラウンドを適切に差し引く方法を確立することで、より精度の高い磁気モーメントの誤差評価を行う必要がある。それによって、さまざまな低濃度希土類のXMCD測定のユーザーニーズに応えていくことができる。本研究で得られた測定感度の情報は、今後の低濃度希土類試料の測定において有用な指針を与えると期待される。

カテゴリ: 物理
質問: XMCD信号のノイズレベルはいくつだと評価できますか。
回答: XMCD信号のノイズレベルはおよそ0.005だと評価できます。