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Accessible length scale of the in-plane structure in polarized neutron off-specular and grazing-incidence small-angle scattering measurements

偏極中性子非鏡面反射及び斜入射小角散乱測定における測定可能な面内構造の長さスケールの違いに関する研究

丸山 龍治; Bigault, T.*; Wildes, A. R.*; Dewhurst, C. D.*; Saerbeck, T.*; Honecker, D.*; 山崎 大; 曽山 和彦; Courtois, P.*

Maruyama, Ryuji; Bigault, T.*; Wildes, A. R.*; Dewhurst, C. D.*; Saerbeck, T.*; Honecker, D.*; Yamazaki, Dai; Soyama, Kazuhiko; Courtois, P.*

中性子偏極スーパーミラーを偏極中性子散乱測定に用いる際には、試料の磁化や中性子ビームの偏極率への影響を小さく抑えるために、これを構成する多層膜が磁気的にソフトであることが重要である。これらの多層膜は交換結合長(数十nm)よりもサイズの小さい結晶粒から構成され、磁気特性はバルクとは異なり隣り合うスピン間での交換相互作用による結晶磁気異方性の平均化(ランダム異方性モデル)によって理解される。本研究では、磁化の過程における多層膜の面内磁気構造を偏極中性子非鏡面反射及び斜入射小角散乱を用いて測定し、散乱データの歪曲波ボルン近似による散乱強度分布シミュレーションを行うことにより面内方向の長さスケールの異なる非鏡面反射と斜入射小角散乱で得られたデータの比較を行った。本発表では2つの散乱手法の特徴や適応可能な面内構造の長さスケールの範囲に関する議論を行う。

The in-plane magnetic structure of Fe/Si multilayers with a polycrystalline grain size less than the ferromagnetic exchange length was investigated using polarized neutron off-specular scattering and grazing-incidence small-angle scattering measurements. These complementary measurements, each of them covering different length scales, together with the data analysis based on the distorted wave Born approximation, revealed lateral correlation in the fluctuating orientation of the magnetization in the layer on a sub-$$mu$$m length scale. The obtained in-plane magnetic structure is consistent with the random anisotropy model, i.e. competition between the exchange interactions between neighboring spins and the local magnetocrystalline anisotropy.

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