STUDY ON IRON-ATOM CLUSTERING AND MAGNETIC PROPERTY OF IRON-ION IMPLANTED SILICA GLASS BY USING EXAFS AND SQUID EASUREMENTS

固体中にナノサイズの粒子が分散すると、電気特性、磁気特性、光学特性、力学特性などが大きく変化することが知られており、それらをイオン注入により制御する研究を行っている。今回、TIARAの400kVイオン注入装置を用いて鉄イオンを注入した石英ガラスに生成された鉄ナノ微粒子近傍の原子配列、及び磁性変化を調べた。 その結果、鉄イオン注入量の少ない時は、非晶質鉄酸化物のクラスターが生じ、注入量が大きくなると、クラスターの数密度や大きさは増加し、クラスターは結晶化し、純鉄（α鉄）のＢＣＣ構造に近づいてくる。注入量が1.7x10^16/cm^2までは磁場―磁化（Ｍ－Ｈ）曲線はヒステレシスを示さず、ランジュバン関数でフィッティングできることから、鉄クラスター同士が磁気的相互作用を持たずに外部磁場に応答する超常磁性状態が発現していると考えられる。注入量がさらに増加し、2.1x10^17/cm^2のとき、Ｍ－Ｈ曲線には明確なヒステレシスが現れ、ＥＸＡＦＳスペクトルも純鉄（α鉄）と同じ形状をとることから、クラスターはＢＣＣ構造を持つ鉄になったと考えられる。会議では、鉄注入したシリカガラスの磁性が、高エネルギー重イオン照射によってどう変化するかについても議論する。20th International Conference on Radiation Effects in Insulator (REI-20