フラストレート系のカイラリティ秩序と電気伝導

近年磁気的なフラストレーションがある系の諸性質には、しばしばスピンのカイラリティという特有の自由度が大きな役割を演じていることが判ってきたが、本研究はフラストレート磁性体の磁気秩序化現象と電気伝導現象に関しこのカイラリティ自由度に着目した研究を展開することを目的に行われた。まず、フラストレート磁性体の1つの典型である希薄磁性合金スピングラスにおけるカイラリティ秩序の性質を明確にするために、磁気異方性のない等方的3次元ハイゼンベルグスピングラス、および弱い磁気異方性を持った3次元ハイゼンベルグスピングラスに対し、零磁場中での大規模数値シミュレーションを行った。その結果,等方的場合については通常のスピングラス秩序化を伴わずにカイラリティのみがオーダーするカイラルグラス転移が起きることを確認した。弱いランダムな磁気異方性を有する3次元ハイゼンベルグスピングラスに関しても大規模数値シミュレーションを行い、スピン-カイラリティ混合を裏付ける結果を得た。さらに、特に異常ホール効果との関連を念頭に、磁場中での3次元等方的ハイゼンベルグスピングラスの大規模数値シミュレーションを行い、磁場中でのカイラリティ秩序の性格を定めた。近年大きな注目を集めているパイロクア型の反強磁性体についても、そのカイラリティ秩序化の計算を行い、カイラリティのコスタレッツ-サウレス型の有限温度転移などの新奇な現象を見出した。さらに、スピングラスやパイロクロア系の伝導現象を念頭に、所謂s-dモデルに基づいた弱結合領域でのホール伝導度の摂動計算を行った。その結果、交換相互作用の3次項(スピン軌道相互作用が無い場合に残る最低次の項)にカイラリティ起源の項が現れることを見いだしその諸性質を明らかにした。

近年磁気的なフラストレーションがある系の諸性質には、しばしばスピンのカイラリティという特有の自由度が大きな役割を演じていることが判ってきたが、本研究はフラストレート磁性体の磁気秩序化現象と電気伝導現象に関しこのカイラリティ自由度に着目した研究を展開することを目的に行われた。まず、フラストレート磁性体の1つの典型である希薄磁性合金スピングラスにおけるカイラリティ秩序の性質を明確にするために、磁気異方性のない等方的3次元ハイゼンベルグスピングラス、および弱い磁気異方性を持った3次元ハイゼンベルグスピングラスに対し、零磁場中での大規模数値シミュレーションを行った。その結果,等方的場合については通常のスピングラス秩序化を伴わずにカイラリティのみがオーダーするカイラルグラス転移が起きることを確認した。弱いランダムな磁気異方性を有する3次元ハイゼンベルグスピングラスに関しても大規模数値シミュレーションを行い、スピン-カイラリティ混合を裏付ける結果を得た。さらに、特に異常ホール効果との関連を念頭に、磁場中での3次元等方的ハイゼンベルグスピングラスの大規模数値シミュレーションを行い、磁場中でのカイラリティ秩序の性格を定めた。近年大きな注目を集めているパイロクア型の反強磁性体についても、そのカイラリティ秩序化の計算を行い、カイラリティのコスタレッツ-サウレス型の有限温度転移などの新奇な現象を見出した。さらに、スピングラスやパイロクロア系の伝導現象を念頭に、所謂s-dモデルに基づいた弱結合領域でのホール伝導度の摂動計算を行った。その結果、交換相互作用の3次項(スピン軌道相互作用が無い場合に残る最低次の項)にカイラリティ起源の項が現れることを見いだしその諸性質を明らかにした。