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Analysis of ion-irradiation induced lattice expansion and ferromagnetic state in CeO$$_{2}$$ by using Poisson distribution function

ポアッソン分布関数を利用したCeO$$_{2}$$中のイオン照射に伴う格子膨張と強磁性の解析

山本 優輝*; 石川 法人; 堀 史説*; 岩瀬 彰宏*

Yamamoto, Yuki*; Ishikawa, Norito; Hori, Fuminobu*; Iwase, Akihiro*

CeO$$_{2}$$セラミックスに高エネルギーイオン(200MeV Xeイオン)照射を行うと格子膨張及び強磁性の変化が起きる。イオントラック損傷の寸法で記述できるポアッソン分布関数を利用すると、それらの変化の照射量依存性がうまく記述でき、容易に予測できるようになることを示した。具体的には、ポアッソン分布関数を利用すると、イオントラックの寸法が決定できること、また、高照射量領域でのイオントラックのオーバーラップ効果も直感的に理解できるようになる。また照射によって発現する強磁性のふるまいも、同じ枠組みで理解できるようになることを示し、物性変化に対しても応用可能である利点を提示した。

The lattice constant and the magnetic state of CeO$$_{2}$$ are modified by the irradiation with 200 MeV Xe ions. Under the assumption that these modifications are induced in the narrow one-dimensional region (the ion track) along the ion beam path, the dependence of the lattice constant and the saturation magnetization of CeO$$_{2}$$ on the Xe ion fluence can be analyzed by using the Poisson distribution function. The analysis reveals that the lattice constant inside the ion track, which is larger than outside the ion track is not affected by the overlapping of the ion track. The present result implies that the Poisson distribution function is useful for describing the effect of ion track overlapping on the ion irradiation induced ferromagnetic state in CeO$$_{2}$$.

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