Doppler broadening of annihilation radiation measurements on 3 and 4 ferromagnets using polarized positrons

スピン偏極陽電子を用いた3d及び4f強磁性体の消滅線ドップラー拡がり測定

河裾 厚男; 前川 雅樹; 深谷 有喜   ; 薮内 敦; 望月 出海

Kawasuso, Atsuo; Maekawa, Masaki; Fukaya, Yuki; Yabuuchi, Atsushi; Mochizuki, Izumi

Ge-Ga線源からの偏極陽電子を用いて3強磁性体(Fe,Co,Ni)と4強磁性体(Gd,Tb,Dy)の磁場中におけるドップラー拡がりスペクトルの測定を行った。得られたスペクトルの磁場依存性は、明瞭に異なる変化を示すことがわかった。これらは、それぞれの物質のバンド構造の違いを反映していることが解明された。Gdの磁性は5電子を媒介とした4電子の磁気秩序に起源があるが、陽電子は5電子の偏極効果を検出していることがわかった。3強磁性体のスペクトルの磁場効果は室温以下の温度ではほとんど変化しないが、4強磁性体のそれは強磁性相転移に伴って変化することが明らかになった。

We measured the Doppler broadening of annihilation radiation (DBAR) spectra of 3 (Fe, Co and Ni) and 4 (Gd, Tb and Dy) ferromagnets under magnetic field by using spin-polarized positrons from a Ge-Ga source. The results showed that the DBAR spectra of these metals have notable different magnetic field dependences. The differences among Fe, Co and Ni reflect that the upper minority spin bands of Fe and Co are nearly empty, while those of Ni are still mostly occupied. For the rare-earth metals, instead of the inner 4 electrons, 5d electrons that mediate the exchange interaction of the 4 electrons, are primarily responsible for magnetic field effects on the DBAR spectra. Furthermore, magnetic field effects on the DBAR spectra of Gd, Tb and Dy vanished above the Curie temperatures of the magnetic phase transition for these metals.