Coherent magnetization rotation of a layered system observed by polarized neutron scattering under grazing incidence geometry

斜入射偏極中性子散乱により測定された磁気多層膜のコヒーレントな磁化回転

丸山 龍治   ; Bigault, T.*; Saerbeck, T.*; Honecker, D.*; 曽山 和彦  ; Courtois, P.*

Maruyama, Ryuji; Bigault, T.*; Saerbeck, T.*; Honecker, D.*; 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、多層膜の面内磁気構造の磁場依存性を斜入射偏極中性子散乱を用いて観察することにより、我々の系が本モデルに従うかどうかに関する検証を行った。実験によって得られた散乱データは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により解析され、磁化の方向が揃った領域は0.51.1m程度の範囲内で磁化の反転過程において大きく変化しないという結果が得られた、これは、磁化の過程がバルクで見られる磁壁の形成と移動ではなくコヒーレントな磁気モーメントの回転によることを意味する。今後は、このモデルの適応範囲等について研究を進め、多層膜の磁気特性を支配するメカニズムに関する理解を深めることが重要である。

The in-plane magnetic structure of a layered system composed of polycrystalline grains smaller than the ferromagnetic exchange length was studied to elucidate the mechanism controlling the magnetic properties considerably different from the bulk using polarized neutron scattering under grazing incidence geometry. The measured result, together with quantitative analysis based on the distorted wave Born approximation, showed that the in-plane length of the area with uniform orientation of moments ranging from 0.5 to 1.1 m is not significantly varied during the process of demagnetization followed by remagnetization. The obtained behavior of moments is in good agreement with the two-dimensional random anisotropy model where coherent magnetization rotation is dominant.