課題番号 ：S-16-MS-2031
利用形態 ：機器利用
利用課題名（日本語） ：鉄薄膜表面第一層の強磁性と酸素吸着効果
Program Title (English) ：Oxygen adsorption on single layer ferromagnetic iron
利用者名（日本語） ：中川　剛志1), 野満　建至,Tawheed M Kibria
Username (English) ：T. Nakagawa1), T. Nomitsu1), T.M. Kibria
所属名（日本語） ：1) 九州大学大学院総合理工学府
Affiliation (English) ：1) Department of Molecular and Material Sciences, Kyushu University

１．概要（Summary ）
酸素吸着した鉄表面はFischer−Tropsc法などの触媒からスピン偏極検出器まで幅広い用途で使われており、産業利用、基礎物性の両面から研究されている。しかし、単層の薄い鉄表面の酸化の研究はほとんど行われておらず、酸素吸着による鉄表面第一層の磁性への影響はいまだ明らかではない。本研究ではX線磁気円二色性測定（XMCD）により単層および二層の鉄超薄膜の磁性が酸素吸着によりどのように変化するかを研究した。
２．実験（Experimental）
実験は主に分子科学研究所極端紫外光施設UVSOR-IIIのビームライン４Bで行った。4Bには極低温超高真空超電導マグネット装置が設置されており、酸化鉄薄膜作製からXMCD測定まですべて超高真空下で行える。試料はW(110)上にFeを蒸着し、室温で酸素を暴露させて作製した。
３．結果と考察（Results and Discussion）
Fig.1に酸素露出量を変化させたときの単層および二層鉄のL吸収端のX線吸収スペクトル（XAS）とXMCDスペクトルを示す。単層鉄(fig.1(a),(c))では0.2 Langmuir(L)程度の酸素暴露でXMCDシグナルが清浄な鉄の約20％まで急激に減少している。0.2 Lの酸素暴露はおよそ1/4層の酸素吸着に相当することが他の研究により分かっている。スピン総和則より、単層鉄では酸素吸着により磁気モーメントが2.1 μBから0.4μBへと減少した。一方、二層鉄(fig.1(b),(d))では同量の酸素暴露でXMCDシグナルはほとんど減少しておらず、磁気モーメントも酸素吸着によりほとんど変化しない。これより、酸素吸着により単層鉄では磁気モーメントは著しく減少するが、二層鉄では酸素と結合していない表面第二層の鉄が表面第一層の鉄と強磁性結合していることが明らかになった。
４．その他・特記事項（Others）
この研究は分子科学研究所の横山利彦教授、および高木康多助教との共同研究である。
５．論文・学会発表（Publication/Presentation）
(1) 嶋﨑ら、九州表面・真空研究会、平成28年6月11日
（2）久保ら、日本物理学会九州支部例会、平成28年12月3日
６．関連特許（Patent）
なし。