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論文

Electronic configuration of Mn ions in the - molecular ferromagnetic -Mn phthalocyanine studied by soft X-ray magnetic circular dichroism

片岡隆史*; 坂本勇太*; 山崎陽*; Singh, V. R.*; 藤森淳*; 竹田幸治; 大河内拓雄*; 藤森伸一; 岡根哲夫; 斎藤祐児; et al.

Solid State Communications, 152(9), p.806 - 809, 2012/05

https://doi.org/10.1016/j.ssc.2012.01.036

被引用回数：20 パーセンタイル：61.95(Physics, Condensed Matter)

-Mnフタロシアニン分子は温度8.6K以下で強磁性を示すことが知られている。しかしながら、強磁性を発現する原因について電子構造の立場からの解明がなされていなかった。そこで、元素選択的磁気プローブである軟X線磁気円二色性を用いて、Mnの電子状態を実験的に調べ、さらにその結果をクラスター計算による理論的結果と比較検討することで、Mnイオンの基底状態を決定することができた。

論文

Electronic structure and magnetism of the diluted magnetic semiconductor Fe-doped ZnO nanoparticles

片岡隆史*; 小林正起*; 坂本勇太*; Song, G. S.*; 藤森淳*; Chang, F.-H.*; Lin, H.-J.*; Huang, D. J.*; Chen, C. T.*; 大河内拓雄*; et al.

Journal of Applied Physics, 107(3), p.033718_1 - 033718_7, 2010/02

AA2009-0977.pdf:1.0MB

https://doi.org/10.1063/1.3294620

被引用回数：54 パーセンタイル：86.13(Physics, Applied)

We have studied the electronic structure of Fe-doped ZnO nanoparticles, which have been reported to show ferromagnetism at room temperature, by X-ray photoemission spectroscopy (XPS), resonant photoemission spectroscopy (RPES), X-ray absorption spectroscopy (XAS) and X-ray magnetic circular dichroism (XMCD). From the experimental and cluster-model calculation results, we find that Fe atoms are predominantly in the Fe $^{3+}$ ionic state with mixture of a small amount of Fe $^{2+}$ and that Fe $^{3+}$ ions are dominant in the surface region of the nanoparticles. It is shown that the room temperature ferromagnetism in the Fe-doped ZnO nanoparticles is primarily originated from the antiferromagnetic coupling between unequal amounts of Fe $^{3+}$ ions occupying two sets of nonequivalent positions in the region of the XMCD probing depth of 2-3 nm.

論文

Experimental observation of bulk band dispersions in the oxide semiconductor ZnO using soft X-ray angle-resolved photoemission spectroscopy

小林正起*; Song, G.-S.*; 片岡隆史*; 坂本勇太*; 藤森淳; 大河内拓雄*; 竹田幸治; 岡根哲夫; 斎藤祐児; 山上浩志; et al.

Journal of Applied Physics, 105(12), p.122403_1 - 122403_4, 2009/06

BB2009-1947.pdf:0.84MB

https://doi.org/10.1063/1.3116223

被引用回数：12 パーセンタイル：44.93(Physics, Applied)

ZnO is one of the most promising oxide semiconductors for applications to semiconductor electronics, especially for optical devices. Their inexpensiveness and environmental safety are also advantages for practical applications. The surface electronic structure of ZnO has been investigated so far using angle-resolved photoemission spectroscopy (ARPES) in the ultraviolet ray region (less than 150 eV), although those measurements are surface sensitive. Considering their potentiality of ZnO for extensive applications, it is desired to investigate the bulk electronic structure of ZnO experimentally. In this work, we have performed soft X-ray (SX) ARPES measurements on a ZnO thin film in order to probe the bulk electronic structure. All the obtained band dispersion reflects the hexagonal Brillouin zone of ZnO, indicating we succeeded in the observation of the band dispersion of ZnO by SX-ARPES.

口頭

軟X線磁気円二色性及び光電子分光による強磁性フタロシアニン分子の電子状態

片岡隆史*; 坂本勇太*; 山崎陽*; 藤森淳; 竹田幸治; 大河内拓雄; 岡根哲夫; 斎藤祐児; 山上浩志

no journal, ,

マンガンフタロシアニン[MnPc]は低温(10K以下)において強磁性を発現することが知られており、これまで強磁性機構解明のための研究が進められてきた。われわれはMnPcの強磁性発現機構を解明するため、強磁性を示すことが確認されたMnPc多結晶に対して、軟X線磁気円二色性(XMCD)及び共鳴光電子分光(RPES)を行った。低温(7K)におけるMnPcのMn 2p-3d XMCDの磁場依存の結果では、XMCDピークの多重構造が観測される。理論計算(クラスターモデル)によるXMCD解析からMnイオンは少なくとも2+, 3+が存在する混合原子価状態であることが明らかになった。また、XMCD強度はH= 0.1Tの低磁場においても微弱ながら観測されることから、この物質における強磁性はMn $^{2+}$ , Mn $^{3+}$ イオンに起因すると考えられる。さらにMn 2p-3d RPESにより、フェルミ端近傍にMn 3d由来の状態密度が観測されたことを考慮に入れると、MnPcにおける強磁性起源として、Mn $^{2+}$ -N-Mn $^{3+}$ 交換相互作用が挙げられる。当日は、反強磁性的なMn $^{2+}$ -N-Mn $^{2+}$ , Mn $^{3+}$ -N-Mn $^{3+}$ 超交換相互作用の存在の可能性について、より詳細に議論する。