らせん磁性体におけるスカーミオン格子形成とその量子輸送現象

螺旋磁性材料中斯格明子晶格的形成及其量子输运现象

基本信息

批准号：
11J09335
负责人：
金澤直也
金额：
$ 1.28万
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：
2011
资助国家：
日本
起止时间：
2011 至 2013
项目状态：
已结题

项目摘要

近年、スカーミオンと呼ばれる渦状の磁気構造がMnSiやFeGeといったB20型化合物において観測された。この磁気構造はトポロジカルなスピン配列をしており、他の磁気構造とは異なった電磁気応答が発現する。本研究では、スカーミオン磁気構造形成の物理とそれにおける新奇な輸送現象の観測を目的として実験を行ってきた。前年度までに分子線エピタキシー法や高圧合成法といった様々な合成方法を用いて、一連のB20型Mn_<1-x>Fe_xGeバルク試料やB20型Mn_<1-x>Fe_xSi薄膜の作製に成功した。上述の試料においてスカーミオン形成を観測し、さらにその形成に伴うトポロジカルホール効果といった巨大ゲージ場(仮想磁場)に由来する電気輸送現象を観測した。最終年度である当該年度においても、スカーミオン形成とその新奇電磁気応答の物理を精査し、新たな現象の観測と知見を得た。特に、B20型MnGeバルク試料においては3次元スカーミオン結晶形成に伴う巨大なネルンスト効果を観測した。これは、トポロジカルホール効果と同様に、40T程度の巨大な仮想磁場によって、熱流で駆動された伝導電子の運動が曲げられたために生じた新しい現象であり、トポロジカルネルンスト効果と呼んでいる。一方で、B20型薄膜サンプルにおいては成膜条件を制御することによって、スカーミオン相の安定性を支配する重要なパラメータが膜厚とらせん周期であることを明らかにした。B20型化合物において発現するスカーミオンの形成過程とそれがもたらす巨大な電磁気応答を明らかにでき、今後のスカーミオンの磁気メモリなどへの応用化の足がかりとなった。

近年来，在MNSI和FEGE等B20型化合物中观察到了一种称为Scarmion的涡流磁性结构。这种磁性结构具有拓扑自旋排列，并且表现出与其他磁性结构不同的电磁响应。这项研究进行了实验，目的是观察碎石磁结构形成和新型转运现象的物理。直到上一年，各种合成方法（例如分子束外延和高压合成方法）被用于成功制造一系列B20型MN_ <1-X> FE_XGE散装样品和B20型MN_ <1-x> fe_xsi ship薄膜。在上述样品中观察到了碎裂的形成，并且观察到源自巨大的轨迹场（虚拟磁场）（例如拓扑厅效应）的电转移现象。在这一年的这一年中，我们还研究了碎裂形成及其新型电磁反应的物理学，并获得了新现象的观察和知识。特别是，在B20型MNGE散装样品中观察到了巨大的Nernst效应，并伴随着三维scarmion晶体的形成。这是一种新现象，当由热流动驱动的导电电子的运动被大约40吨的巨大虚拟磁场弯曲，类似于拓扑厅效应，被称为拓扑Nernst效应。另一方面，在B20型薄膜样品中，据揭示了膜厚度和螺旋周期是通过控制膜形成条件来控制碎片阶段稳定性的重要参数。在B20型化合物中表达的Scarmion的形成过程以及它带来的巨大电磁响应，使其成为将来应用Scarmion磁性记忆和其他应用的垫脚石。

项目成果

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会议论文数量（0）

专利数量（0）

MnGeにおける3次元スカーミオン結晶とトポロジカル物性

MnGe 中的 3D 斯格明子晶体和拓扑特性

DOI：
发表时间：
2013
期刊：
影响因子：
0
作者：
N. Kanazawa;J. -H. Kim;D. S. Inosov. J. S. White;N. Egetenmeyer;J. L. Gavilano;S. Ishiwata;Y. Onose. T. Arima;B. Keinter;and Y. Tokura;金澤直也
通讯作者：
金澤直也

Formation and dynamics of Skyrmions in B20-type chiral magnets

B20 型手性磁体中斯格明子的形成和动力学

DOI：
发表时间：
2012
期刊：
影响因子：
0
作者：
金澤直也;Junghwa Kin;Dmytro S. Inosov;JonathainS. White;Nikola Egetenmeyer;Jorge L.Gavilano,石渡晋太郎,小野瀬佳文,有馬孝尚;Bernhard ;Keiler,十倉好紀;Naoya Kanazawa
通讯作者：
Naoya Kanazawa

Skyrmion flow near r001 temperature ill an ultralow current density

接近 r001 温度的斯格明子流具有超低电流密度

DOI：
发表时间：
2012
期刊：
Nature Communications
影响因子：
16.6
作者：
X. Z. Yu;N. Kanazawa;W. Z. Zhang;T. Nagai;T. Hara;K. Kimoto;Y. Matsui;Y. Onose;and Y. Tokura
通讯作者：
and Y. Tokura

スキルミオン駆動方法およびマイクロ素子

斯格明子驱动方法及微元件