三角格子反強磁性体における磁気特性と誘電特性の相関に関する研究

三角晶格反铁磁体磁介电特性相关性研究

基本信息

批准号：
08J56431
负责人：
木村健太
金额：
$ 0.77万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2009
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08J56431/
关键词：
電気磁気効果三角格子反強磁性体マルチフェロイクス

项目摘要

本研究は、三角格子反強磁性体におけるスピンカイラリティの電場による検出・制御を目指している。具体的には、螺旋スピン構造由来の強誘電性を示す三角格子反強磁性体CuCrO_2に着目し、単結晶を用いてその強誘電性と磁性の相関を調べている。本年度は、磁気構造と電気分極の相関を解明するために、(電場中)偏極中性子回折を行った。その結果、(1)基底磁気構造が非整合プロパースクリュー磁気構造であること、(2)スピンカイラリティを電場制御可能であること、を直接的に示した。これは、三角格子反強磁性体におけるスピンカイラリティの検出・制御に強誘電性の利用が有効であることを示す重要な結果である。この成果は、Journal of the Physical Society of JapanのEditor's Choiceに選ばれた。昨年度の研究により、CuCrO_2が電気分極の変化を伴う磁場誘起磁気転移を示すことを発見していたが、その詳細は明らかでなかった。そこで、磁気構造の変化を観察するために磁場中偏極中性子回折を行った。磁気転移により螺旋面方向が90度フロップすることを突き止めた。また、磁気対称性の考察から、磁気転移により電気分極方向が90度フロップすることを導き出し、これが電気分極の変化に対応していることを明らかにした。また、この磁気転移は、CuCrO_2と類似の性質を持つ三角格子反強磁性体において初めて発見された転移である点も興味深い。この成果は、Physical Review Bに掲載された。非整合性の起源について探るべく、磁場中歪みゲージ測定により格子歪みについて調べた。基底磁気構造相において三角格子面に歪みが生じることを発見し、格子歪と非整合性に密接な関係があることを示した。この成果は、Journal of the Physical Society of Japanに掲載された。

这项研究旨在利用电场检测和控制三角晶格反铁磁体中的自旋手性。具体来说，我们关注三角晶格反铁磁材料CuCrO_2，它表现出源自螺旋自旋结构的铁电性，并使用单晶研究了其铁电性和磁性之间的相关性。今年，我们进行了偏振中子衍射（在电场中），以阐明磁结构与电极化之间的相关性。结果，我们直接证明了（1）基本磁结构是非相干固有螺旋磁结构，（2）自旋手性可以通过电场控制。这是一个重要的结果，表明铁电性的使用可以有效地检测和控制三角晶格反铁磁体中的自旋手性。该结果被日本物理学会杂志选为编辑推荐。去年的研究发现CuCrO_2表现出磁场诱导的磁转变并伴随着电极化的变化，但具体细节尚不清楚。因此，我们在磁场中进行偏振中子衍射来观察磁结构的变化。我们发现由于磁转变，螺旋面的方向翻转了 90 度。此外，从磁对称性的考虑，我们推导出电极化方向因磁转变而翻转90度，并阐明这对应于电极化的变化。同样有趣的是，这种磁转变是在性质与 CuCrO_2 类似的三角晶格反铁磁材料中首次发现的。该结果发表在《Physical Review B》上。为了探索不相干性的根源，我们在磁场中使用应变计测量来研究晶格应变。我们发现在基础磁结构相中三角晶格面会发生畸变，并表明晶格畸变与不相干性之间存在密切的关系。该成果发表在《日本物理学会杂志》上。