Si界面層がFe/Ge中性子偏極ミラーの磁気特性に与える影響

Effect of Si interlayers on the magnetic and mechanical properties in Fe/Ge neutron polarizing multilayer mirror

丸山 龍治   ; 山崎 大  ; 岡安 悟  ; 武田 全康  ; 是津 信行*; 永野 幹典*; 山村 和也*; 林田 洋寿; 曽山 和彦  

Maruyama, Ryuji; Yamazaki, Dai; Okayasu, Satoru; Takeda, Masayasu; Zettsu, Nobuyuki*; Nagano, Mikinori*; Yamamura, Kazuya*; Hayashida, Hirotoshi; Soyama, Kazuhiko

Fe/Ge多層膜の各々の界面に薄いSi層を積層させて得られるFe/Si/Ge/Si多層膜による中性子偏極スーパーミラーでは、中性子の偏極性能を得るために必要な外部磁場が小さく抑えられることが知られている。このメカニズムを解明するために磁化,膜応力及びXPS測定等を行った。その結果、中性子偏極性能を得るために必要な外部磁場の大きさは膜応力の大きさに比例し、Fe/Si/Ge/Si多層膜では膜応力が著しく小さかった。さらに、これらの多層膜に対してXPS測定を行った結果、Fe/Si/Ge/Si多層膜ではSiがGe層全体に分布していることがわかった。SiとGeとは比率によらず固溶体を形成することが知られており、これが膜応力の蓄積を妨げているのではないかと考えられる。以上の実験及び解析結果に関する発表を行う。

Neutron polarizing supermirrors need to display high polarization efficiencies at low external magnetic fields. The Fe/Si/Ge/Si multilayer, obtained by adding thin interlayers of Si to an Fe/Ge multilayer, is effective in reducing the external field strength necessary to achieve efficient neutron polarization. To gain insight into the mechanism that controls the required external field strength for a neutron polarizing supermirror, we investigated the magnetic and mechanical properties of Fe/Si, Fe/Ge, and Fe/Si/Ge/Si multilayers. The required external field strength was found to be proportional to the compressive film stress. The compressive stress of the Fe/Si/Ge/Si multilayer was much smaller than those of Fe/Si and Fe/Ge multilayers, respectively. These measurements and analyses showed that a reduction in the compressive film stress in the Fe/Si/Ge/Si multilayer permits the use of a lower external field strength to achieve efficient neutron polarization.