Tb-Coアモルファス薄膜の4つの磁気補償点の発見~磁性体の応用に新しい視点~

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2025-06-10 群馬大学

群馬大学、量子科学技術研究開発機構、信州大学、高輝度光科学研究センターなどの共同研究グループは、Tb–Co(テルビウム–コバルト)アモルファス薄膜において、これまでにない 4種類の磁気補償点 を磁気コンプトン散乱測定を通じて発見しました。具体的には、①総磁化ゼロ(磁気補償)、②総角運動量ゼロ(角運動量補償)、③スピン磁気モーメントの和ゼロ(スピン補償)、④軌道磁気モーメントの和ゼロ(軌道角運動量補償)の4点を確認。これらはそれぞれ異なる組成比や温度で発現し、従来の記録材料や高速磁化反転デバイスへの応用を超え、新たな物性制御の可能性を示しています。特に、軌道角運動量やスピン角運動量に着目した補償現象を活用することで、電界駆動磁気メモリやスピントルク駆動レーストラックメモリなど、次世代スピントロニクスデバイスの設計指針となる成果です。本発見は、SPring-8の円偏光X線による高精度測定が技術的に重要な役割を果たしました。

Tb-Coアモルファス薄膜の4つの磁気補償点の発見~磁性体の応用に新しい視点~
図 TbxCo100-xアモルファス薄膜の4つの磁気補償点の組成比依存性。

<関連情報>

TbxCo100-xアモルファス薄膜における4つの補償点 Four compensation points in TbxCo100-x amorphous films

Akane Agui, Akino Harako, Naruki Tsuji Xiaoxi Liu, Kazushi Hoshi, Kosuke Suzuki, Manabu Takahashi, Hiroshi Sakurai
Journal of Magnetism and Magnetic Materials  Available online: 2 June 2025
DOI:https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2025.173248

Highlights

  • The temperature and composition dependencies of the magnetic moment in TbxCo100-x was measured.
  • Spin magnetic moment was evaluated using Magnetic Compton scattering.
  • It was found spin magnetic compensation occurs with the total magnetization remains nonzero.
  • A similar compensation was observed for the orbital magnetic moment.
  • It was found the existence of at least four compensation points.

Abstract

We investigated the temperature and composition dependencies of the magnetic moment in TbxCo100-x using magnetic Compton scattering and SQUID measurements. We discovered new magnetic compensation points where spin magnetic compensation occurs with zero net spin magnetization, though the total magnetization remains nonzero. A similar compensation was observed for the orbital magnetic moment. This is the first report to document the existence of at least four compensation points—magnetic, angular momentum, spin, and orbital—in ferrimagnetic films and to describe the relationship between them. These compensation points are expected to be key parameters in spintronics technologies, particularly for the design of perpendicular magnetic anisotropy, spin polarization, topological properties, and high-speed magnetic response techniques.

0403電子応用
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