非共線スピン構造の磁気ゆらぎを利用した量子伝導現象の開拓

利用非共线自旋结构的磁涨落探索量子传导现象

• 批准号: 22K14011
• 负责人: 藤代 有絵子
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: Institute of Physical and Chemical Research
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K14011/
• 关键词: スピン; トポロジカル; らせん磁性; 相転移; インダクタ; ベリー位相; 収束イオンビーム

今年度はまず、らせん磁気秩序とトポロジカル磁気構造を有するカイラル磁性体FeGeにおいて、長距離磁気秩序が消失する圧力誘起量子臨界点（~19 GPa）とその近傍における特異な電荷輸送特性の探索を行った。最大で50 GPaにも及ぶ高圧力下での電荷輸送特性の測定には様々な技術的困難が伴うため、今年度は特にダイヤモンドアンビルセル（DAC）の技術習得に取り組み、収束イオンビーム（FIB）技術も組み合わせることで電極形成を行うなどの工夫をし、初めて50 GPa程度まで磁気抵抗・ホール抵抗を測定することに成功した。その結果、金属絶縁体転移の兆候に加えて、量子臨界点の直上では時間反転対称性を破るようなゼロ磁場での異常ホール効果の観測に成功した。同じ結晶構造をもつMnSiの圧力誘起相転移近傍では、磁場誘起のトポロジカルホール効果しか観測されておらず、これは特筆すべき違いと言える。一方、スピンダイナミクスのベリー位相に由来する創発インダクタ効果についても探索を行った。複雑ならせん磁気構造を持つEu化合物において巨大な創発インダクタ効果を観測し、ミクロな磁気構造の変化に応じた符号変化などを観測することに成功した。特に、これまで報告されている創発インダクタ効果は主にインダクタンスの符号が負であったが、今回の物質では正のインダクタ効果が広い温度・磁場領域において見えているため、創発インダクタの符号の起源を探索する上で興味深い対象物質となることが期待される。加えて、いくつかの強磁性体においても、転移温度近傍のスピン揺らぎに由来した創発インダクタ効果を観測することに成功した。

今年，我们首先研究了压力诱导的量子临界点（〜19 GPA），其中远程磁序消失，并在手性磁性FEGE附近的独特电荷传输特性，该特性具有螺旋磁序和拓扑磁性结构。高压高达50 GPA的电荷运输特性的测量涉及各种技术困难，因此，今年我们一直在努力学习钻石砧细胞（DACS）的技术，并且还通过结合收敛的离子束（FIB）技术来形成电极，并能够测量磁势和孔阻力，以便第一次抗磁力和孔的抗性，以达到50 gpa左右。结果，除了金属绝缘子跃迁的指示外，我们已经成功地观察到了零磁场的异常大厅效应，这些效果破坏了量子临界点上方的时频对称性。在具有相同晶体结构的压力诱导的MNSI相邻的附近，仅观察到磁场诱导的拓扑厅效应，这可以说是独特的差异。另一方面，我们还研究了自旋动力学的浆果阶段得出的新兴电感效应。我们已经成功地观察到具有复杂的螺旋磁结构的欧盟化合物中的巨大新兴电感效应，并观察到了对微磁结构变化的响应符号变化。特别是，尽管现在已经报道的电感效应具有电感的负迹象，但在该材料中，在较宽的温度和磁场区域中可见阳性电感器效应，并且在寻找新兴电感器的迹象的起源时，预计它将成为一种有趣的目标材料。此外，在某些铁磁体中，我们成功地观察到了由于过渡温度附近的自旋波动引起的新兴电感效应。

项目成果

Topological magnetic structures in MnGe: Neutron diffraction and symmetry analysis

MnGe 中的拓扑磁结构：中子衍射和对称性分析

• DOI: 10.1103/physrevb.107.024410
• 发表时间: 2023
• 期刊: Physical Review B
• 影响因子: 3.7
• 作者: Pomjakushin V.;Plokhikh I.;White J. S.;Fujishiro Y.;Kanazawa N.;Tokura Y.;Pomjakushina E.
• 通讯作者: Pomjakushina E.

Quantum phase transition and magneto-transport properties in a chiral helimagnet FeGe under high pressure

高压下手性螺旋磁体 FeGe 的量子相变和磁输运特性

• 发表时间: 2023
• 作者: Y. Fujishiro;C. Terakura;A. Miyake;M. Tokunaga;N. Kanazawa;N. Ogawa;K. Shimizu;Y. Tokura
• 通讯作者: Y. Tokura

カイラルらせん磁性体FeGeにおける 圧力誘起量子相転移と多彩な磁気輸送現象

手性螺旋磁性材料 FeGe 中压力诱导的量子相变和各种磁输运现象

• 发表时间: 2022
• 作者: 藤代有絵子;寺倉千恵子;三宅厚志;徳永将史;金澤直也;小川直毅;清水克哉;十倉好紀
• 通讯作者: 十倉好紀

Direct observations of spin fluctuations in spin-hedgehog-anti-hedgehog lattice states in MnSi1-xGex (x = 0.6 and 0.8) at zero magnetic field

零磁场下 MnSi1-xGex (x = 0.6 和 0.8) 中自旋刺猬-反刺猬晶格态自旋涨落的直接观察

• 发表时间: 2023
• 期刊: arXiv
• 作者: S. Aji;T. Oda;Y. Fujishiro;N. Kanazawa;H. Saito;H. Endo;M. Hino;S. Itoh;T. Arima;Y. Tokura;T. Nakahima
• 通讯作者: T. Nakahima

Paul Scherrer Institut (PSI)(スイス)

保罗谢勒研究所 (PSI)（瑞士）