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論文

Composition dependence of the anomalous Nernst effect in Fe$$_{4-x}$$Mn$$_{x}$$N and Fe$$_{4-y}$$Co$$_{y}$$N films

Yin, W.*; 伊藤 啓太*; 坪和 優佑*; 辻川 雅人*; 白井 正文*; 梅津 理恵*; 高梨 弘毅

Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 628, p.173157_1 - 173157_8, 2025/09

https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2025.173157
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Materials Science, Multidisciplinary)

Fe$$_{4}$$N exhibits a large anomalous Nernst effect (ANE), which motivates a systematic study of enhancing the anomalous Nernst coefficient (S$$_{rm ANE}$$) by modulating its electronic and magnetic structures. In this study, Mn and Co substitution effects for Fe in Fe$$_{4}$$N on S$$_{ANE}$$ were investigated. Fe$$_{4-x}$$Mn$$_{x}$$N and Fe$$_{4-y}$$Co$$_{y}$$N films in wide ranges of x and y were grown epitaxially on MgO(001) and (LaAlO$$_{3}$$)$$_{0.3}$$(Sr$$_{2}$$TaAlO$$_{6}$$)$$_{0.7}$$(001) substrates, respectively, using molecular beam epitaxy. The S$$_{rm ANE}$$ value of the Fe$$_{4}$$N film is suppressed by substituting Fe with Mn or Co. By measuring the ANE, Seebeck effect, and anomalous Hall effect, the transverse thermoelectric conductivity ($$alpha_{xy}$$) was evaluated. The composition dependence of S$$_{ANE}$$ was dominated by the change of $$alpha_{xy}$$ for both Fe$$_{4-x}$$Mn$$_{x}$$N and Fe$$_{4-y}$$Co$$_{y}$$N films. First-principles calculations were conducted for the transverse electric conductivity ($$sigma_{xy}$$) and $$alpha_{xy}$$ of Fe$$_{4}$$N and Fe$$_{3.1}$$Co$$_{0.9}$$N, and large $$alpha_{xy}$$ leading to large S$$_{ANE}$$ was predicted in Fe$$_{3.1}$$Co$$_{0.9}$$N.

論文

Mn L$$_{2,3}$$-edge EXAFS and magnetic EXAFS studies on the halfmetallic ferromagnet Co$$_{2}$$MnSi

向後 純也*; 藤原 秀紀*; 関山 明*; 斎藤 祐児; 梅津 理恵*; 二木 かおり*

Journal of the Physical Society of Japan, 91(3), p.034702_1 - 034702_12, 2022/03

https://doi.org/10.7566/JPSJ.91.034702
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Physics, Multidisciplinary)

We report magnetic circular dichroism in extended X-ray absorption fine structure (EXAFS) in a prototypical halfmetallic ferromagnet, Co$$_{2}$$MnSi. The EXAFS oscillations at the Mn L$$_{2,3}$$ edges are analyzed to obtain parameters used in the analysis of the magnetic EXAFS (MEXAFS). Theoretical calculations of MEXAFS spectra in Co$$_{2}$$MnSi show that the linear-path scatterings have larger contributions than the multiple triangular-path scatterings. Furthermore, the period of the oscillations in the MEXAFS spectra is shorter than that in the EXAFS spectra indicating that the far site contributions from the second to the fourth nearest neighbor Co and the third nearest Si atoms can strongly influence the MEXAFS oscillations, while the Mn atoms, despite the large magnetic moment, can have little contributions due to the interference of the spin components.

論文

Three-dimensional bulk Fermi surfaces and Weyl crossings of Co$$_2$$MnGa thin films underneath a protection layer

河野 嵩*; 鹿子木 将明*; 吉川 智己*; Wang, X.*; 角田 一樹; 室 隆桂之*; 後藤 一希*; 桜庭 裕弥*; 梅津 理恵*; 木村 昭夫*

Physical Review B, 104(19), p.195112_1 - 195112_8, 2021/11

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.104.195112
 被引用回数：6 パーセンタイル：30.80(Materials Science, Multidisciplinary)

軟X線放射光を用いた角度分解光電子分光法を、1nmのAlキャッピング層を有するホイスラー型Co$$_2$$MnGa薄膜に適用した。バルクのフェルミ面とバンド構造は、表面処理を行っていないにもかかわらず、3次元の結晶構造に由来する面外方向の運動量に沿って変化していた。さらに、フェルミ準位付近に交点を持つ特徴的な交差バンド(ワイルコーン)が存在し、計算結果と一致していた。ワイルコーンはバルク由来のもので、高い異常ネルンスト係数と異常ホール係数の原因となっている。Co$$_2$$MnGeとCo$$_2$$MnGaのバンド構造を詳細に比較した結果、両合金とも剛体バンド描像が有効であり、異常伝導性を改善するためにGaをGeに置き換えることでキャリアの微調整が可能であることが示された。

論文

Detecting halfmetallic electronic structures of spintronic materials in a magnetic field

藤原 秀紀*; 梅津 理恵*; 黒田 文彬*; 宮脇 淳*; 樫内 利幸*; 西本 幸平*; 永井 浩大*; 関山 明*; 入澤 明典*; 竹田 幸治; et al.

Scientific Reports (Internet), 11(1), p.18654_1 - 18654_9, 2021/09

https://doi.org/10.1038/s41598-021-97992-z
 被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Multidisciplinary Sciences)

Band-gap engineering is one of the fundamental techniques in semiconductor technology. To fully utilize the spintronic material, it is essential to optimize the spin-dependent electronic structure in operando conditions by applying the magnetic and/or electric fields. Here we present a new spectroscopic technique to probe the spin-polarized electronic structures by using magnetic circular dichroism (MCD) in resonant inelastic soft X-ray scattering (RIXS) under an external magnetic field. Thanks to the spin-selective dipole-allowed transitions in the RIXS-MCD, we have successfully demonstrated the direct evidence of the perfectly spin-polarized electronic structures for the prototypical halfmetallic Heusller alloy, Co$$_{2}$$MnSi. The RIXS-MCD is a promising tool to probe the spin-dependent carriers and band-gap with element specific way induced in buried magnetic layers under operando conditions.

論文

Electronic structure and magnetic properties of the half-metallic ferrimagnet Mn$$_{2}$$VAl probed by soft X-ray spectroscopies

永井 浩大*; 藤原 秀紀*; 荒谷 秀和*; 藤岡 修平*; 右衛門佐 寛*; 中谷 泰博*; 木須 孝幸*; 関山 明*; 黒田 文彬*; 藤井 将*; et al.

Physical Review B, 97(3), p.035143_1 - 035143_8, 2018/01

AA2017-0644.pdf:1.01MB

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.97.035143
 被引用回数：24 パーセンタイル：66.80(Materials Science, Multidisciplinary)

フェリ磁性体Mn$$_{2}$$VAl単結晶の電子構造を軟X線吸収磁気円二色性(XMCD)、軟X線共鳴非弾性散乱(RIX)によって調べた。全ての構成元素のXMCD信号を観測した。Mn L$$_{2,3}$$ XMCDの結果は、密度汎関数理論を基にしたスペクトル計算により再現でき、Mn 3$$d$$状態の遍歴的性質が明らかとなった。V L$$_{2,3}$$XMCDの結果はイオンモデル計算によって定性的に説明され、V 3$$d$$電子はかなり局在的である。この描像は、V L$$_{3}$$ RIXSで明らかとなった局所的な$$dd$$遷移と矛盾しない。

口頭

ハーフメタル型ホイスラー合金Co$$_{2}$$MnSiにおけるMn L$$_{2,3}$$端広域X線吸収微細構造の磁気円二色性

藤原 秀紀*; 向後 純也*; 笠原 理加*; 西岡 拓真*; 藤本 直央*; 永井 浩大*; 関山 明*; 角田 一樹; 竹田 幸治; 斎藤 祐児; et al.

no journal, , 

ホイスラー合金の磁気特性や電子構造は、結晶の化学量論的不安定性や結晶構造の長距離規則度に大きく依存することが広く知られている。本研究では、結晶構造の規則度と磁気特性の相関を明らかにするため、Co$$_{2}$$MnSi純良単結晶試料に対し、広域X線吸収微細構造(EXAFS)の磁気円二色性をSPring-8のBL23SUにおいて測定した。そして、EXAFS振動とは周期の異なる明瞭な磁気EXAFS振動を見出した。この結果は、多重散乱理論に基づく解析により、遠方磁性サイトの寄与が強く反映していることで説明できることを明らかにした。

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