Change in magnetic properties induced by swift heavy ion irradiation in CeO

CeOへの高速重イオン照射によって誘起される磁気特性変化

清水 浩貴*; 小杉 晋也*; 田原 佑規*; 安永 和史*; 金田 保則*; 石川 法人   ; 堀 史説*; 松井 利之*; 岩瀬 彰宏*

Shimizu, Hirotaka*; Kosugi, Shinya*; Tahara, Yuki*; Yasunaga, Kazufumi*; Kaneta, Yasunori*; Ishikawa, Norito; Hori, Fuminobu*; Matsui, Toshiyuki*; Iwase, Akihiro*

非磁性酸化物CeOへの高速重イオン(200MeV Xe)照射によって、強磁性が発現することを初めて突き止めた。照射量増加に伴い、系統的に飽和磁化が変化することがわかった。発現した強磁性の起源を推定するために、照射試料についてXRD(X線回折)測定,XPS(X線光電子分光)測定を行った。その結果、照射によってCeO中の酸素欠損が増加することが示唆された。酸素欠損の形成に伴って、CeがCeに変化することによって、Ceの局在化した4f電子が磁気モーメントに寄与するプロセスを提案し、合理的に現象を説明できることを示した。本研究は、原子力機構の施設供用制度に基づいて行われた成果である。

We have studied the magnetic properties of pure CeO irradiated with swift heavy ions. Experiment a results showed that the ferromagnetism was induced even at room temperature by 200 MeV Xe ion irradiation. The value of saturation magnetization, Ms, systematically changes as a function of ion-fluence. The X-ray diffraction (XRD) spectra show that the lattice constant of CeO increases with increasing ion-fluence. This result and our previous XPS result show that the ion-irradiation produced oxygen vacancies. The present study implies that the ferromagnetic behavior of the ion-irradiated CeO is attributed to the magnetic moments of localized 4f electrons on Ce atoms, which are related to oxygen vacancies.