偏極中性子散乱を主軸とした従来型スピントロニクスの微視的理解と次世代型機構の確立

基于极化中子散射的传统自旋电子学的微观理解和下一代机制的建立

基本信息

批准号：
21H03732
负责人：
南部雄亮
金额：
$ 11.65万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H03732/
关键词：
偏極中性子散乱スピントロニクス物性実験

项目摘要

偏極中性子散乱に係る中性子偏極率の補正について解析的な数式を導出し、Y3Fe5O12を用いて測定したデータに適用することで、完全な補正を実現した。この成果はJ. Phys. Conf. Ser.に出版される。また、4f電子を持つTb3Fe5O12について、偏極中性子非弾性散乱実験をオーストラリアANSTOにて行い、マグノン極性を調べた。その結果、各マグノンモードにおいてマグノン極性が反対方向を向くこと、磁気補償温度を境に反転することを明らかにした。スピンの高次自由度が担うトポロジカル転移について、論文を投稿した。NiGa2S4の偏極中性子散乱の結果から、面内と面直の磁気モーメント成分を分離し、異常温度を境としてその異方性が変化することを突き止めた。このような異常は磁気秩序や他の機構にも例がなく、ベクトルスピンカイラリティ渦によるKosterlitz-Thouless的凝集転移に起因することを明らかにした。類似物質のFeGa2S4では、非弾性中性子散乱実験をチョッパー分光器と後方散乱装置を用いて行い、カイラリティ渦の自由運動と相関する強度の温度変化が理論予想と整合することを突き止めた。反強磁性スピントロニクスについて、モデル物質を対象として単結晶回折実験を行った。誘起弱強磁性ドメインを揃えるため、永久磁石による磁場印加状態で測定を行い、ジャロシンスキー・守谷相互作用の定量解明を行った。さらに、偏極中性子散乱を用いたマグノン極性測定をANSTOにおいて行い、反強磁性体において初めてマグノン極性を明らかにした。バルク物性測定環境の整備として、現有の物性測定装置に新たな試料インサートを作製し、ホール効果、スピン流、誘電率・分極の測定環境を整備した。

通过得出分析公式来校正中子极化的中子散射，并将其应用于使用Y3FE5O12测量的数据，可以实现完全校正。这项工作将发表在J. Phys。 conf。 ser。此外，在澳大利亚的Ansto上对具有4F电子的TB3FE5O12在Ansto上进行了极化的中子非弹性散射实验。结果，可以发现，在每种镁模式下，镁极性面向相反的方向，并在磁补偿温度下逆转边界。我提交了一篇有关拓扑转移的论文，该论文负责更高的自由度自由度。从NIGA2S4的极化中子散射的结果中，平面和平面中的磁矩成分被分离，并且发现它们的各向异性在异常温度的边界处发生了变化。这种异常在磁性和其他机制上是前所未有的，并且被发现是由于Kosterlitz-由载体旋转手性涡流引起的无效聚集过渡。在模拟FEGA2S4中，使用斩波器光谱仪和反向散射设备进行非弹性中子散射实验，以发现与手性涡流的自由运动相关的温度变化与理论预测一致。使用模型材料对抗磁磁性旋转型进行了单晶衍射实验。为了使诱导的弱铁磁域对齐，在使用永久磁体应用磁场以定量阐明Jarosinski-Moriya相互作用的状态下进行了测量。此外，在Ansto中进行了使用偏振中子散射的镁极性测量值，首先在抗铁磁铁中揭示了镁极性。为了改善大量物理性能测量环境，在现有的物理特性测量设备中制造了新的样品插入物，并开发了Hall效应，旋转电流和介电常数和极化的测量环境。