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，我们将首先探索手性磁性材料 FeGe 中长程磁序消失的压力诱导量子临界点（~19 GPa）及其周围的独特电荷传输特性，FeGe 具有螺旋磁序和拓扑磁序结构。测量高达 50 GPa 的高压下的电荷传输特性涉及各种技术困难，因此本财年我们将重点收购金刚石砧池 (DAC) 技术和聚焦离子束 (FIB) 技术，并结合电极形成等技术。 ，他们首次成功测量了高达约 50 GPa 的磁阻和霍尔电阻。结果，除了金属-绝缘体转变的迹象之外，他们还成功地观察到零磁场下的反常霍尔效应，该效应在量子临界点上方打破了时间反转对称性。具有相同晶体结构的MnSi在压力诱导相变附近仅观察到磁场诱导的拓扑霍尔效应，这是一个显着的差异。另一方面，我们还探讨了自旋动力学贝里相衍生的新兴电感效应。我们在具有复杂螺旋磁结构的Eu化合物中观察到巨大的新兴感应效应，并成功观察到磁结构微观变化引起的符号变化。特别是，迄今为止报道的突现电感效应主要具有负电感迹象，但在这种材料中，在很宽的温度和磁场范围内都可以看到正电感效应，这解释了突现电感迹象的起源。预计这种材料将成为寻找中有趣的目标材料。此外，我们成功地观察到一些铁磁材料中转变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

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

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

Topological Phase Transitions and Critical Phenomena Associated with Unwinding of Spin Crystals by High Magnetic Fields

• DOI: 10.7566/jpsj.91.101002
• 发表时间: 2022
• 期刊: Journal of the Physical Society of Japan
• 影响因子: 1.7
• 作者: N. Kanazawa;Y. Fujishiro;K. Akiba;R. Kurihara;H. Mitamura;A. Miyake;A. Matsuo;K. Kindo;M. Tokunaga;Y. Tokura