磁気光学イメージングを用いた多極子分域壁の研究

利用磁光成像研究多极畴壁

基本信息

批准号：
21J13003
负责人：
佐藤樹
金额：
$ 0.96万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-28 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21J13003/
关键词：
マルチフェロイクス磁気光学効果

项目摘要

本研究は反強磁性体における強トロイダル分域壁のダイナミクス及び磁気的性質の解明を目的としている。本年度は反強磁性体MnTiO3を舞台とし、電磁場によって駆動された強トロイダル分域壁のダイナミクスを研究した。当該物質においては、印加した電場・磁場の積によってトロイダル双極子の向きを制御でき、さらに強トロイダル分域パターンを透過イメージングで観察可能である。そこで、定常磁場下で印加電場を変化させつつMnTiO3の強トロイダル分域パターンを観察し、その分域壁のダイナミクスを調べた。結果、以下3点が明らかになった。(1)強トロイダル分域の準静的反転過程において、分域壁の運動にある程度のメモリー効果があることを明らかにした。電場を正負に複数サイクル掃引した際、強電界領域では単一分域状態が実現され分域パターンが初期化させるにもかかわらず、抗電界付近では似たような中間状態が繰り返し観察された。(2)ステップ関数的に電場を反転した際に、二種の単一分域状態が100ミリ秒程度で移り変わる過程の観察に成功した。ミリ秒スケールの反転過程は分域壁の駆動によって達成され、核生成などからの寄与は観察されないことを明らかにした。(3)強トロイダル分域壁の速度の電場、温度依存性を詳細に測定した。分域壁の速度は、電場が抗電場より十分大きい領域では電場におおむね線形に増大し、その傾きである移動度は磁気転移点付近で発散的に増大することを明らかにした。上記3点の結果は学術雑誌に発表した。

这项研究旨在阐明反铁磁体中强环形畴壁的动力学和磁性。今年，我们使用反铁磁材料 MnTiO3 研究了由电磁场驱动的强环形畴壁的动力学。在这种材料中，环形偶极子的方向可以通过施加的电场和磁场的乘积来控制，并且可以通过透射成像观察到强环形畴图案。因此，我们在稳定磁场下改变外加电场时观察到了MnTiO3的强环形磁畴图案，并研究了磁畴壁的动力学。结果，以下三点变得清晰。 (1)在强环形磁畴的准静态反演过程中，揭示了磁畴壁运动存在一定程度的记忆效应。当电场在正向和负向扫过多个周期时，尽管在强电场区域中实现了单畴态并且畴图案被初始化，但在矫顽电场附近重复观察到类似的中间态。 (2)当电场以阶跃函数方式反转时，我们成功地观察到了两种单畴态在约100毫秒内发生变化的过程。结果表明，毫秒级的反转过程是通过驱动磁畴壁实现的，并且没有观察到成核的贡献。 (3)我们详细测量了强环形畴壁速度的电场和温度依赖性。我们发现，在电场足够大于矫顽电场的区域中，磁畴壁速度随电场近似线性增加，并且迁移率（即电场的斜率）在磁转变点附近发散地增加。以上三点的研究结果发表在学术期刊上。