マルチフェロイクスにおける磁気対称性と誘電性の相関

多铁性材料中磁对称性与介电性的相关性

• 批准号: 08J10458
• 负责人: 関 真一郎
• 金额: $ 1.15万
• 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: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2010
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08J10458/
• 关键词: マルチフェロイクス; フラストレーション磁性体; 電気磁気効果; 三角格子; 誘電体; 酸化物

最終年にあたる本年度は、前年度までに開拓した三角格子系マルチフェロイクスを利用して、その動的な応答を明らかにするとともに、より新規な物質機能を引き出すことを目的として研究を行った。(1)磁性と誘電性が強く相関した系においては、しばしば振動磁場ではなく振動電場によって磁気励起を駆動できることがあり、こうしたモードはエレクトロマグノンと呼ばれ、マルチフェロイクスに特徴的な素励起として注目されている。本研究では、三角格子反強磁性体CuFe_<1-x>Ga_xO_2を対象とし、その低エネルギーダイナミクスをTHz時間領域分光法を用いて測定した結果、常誘電・共線磁気相においてもエレクトロマグノンが観測されることを発見した。従来のElectromagnonの観測は、すべて強誘電らせん磁性体に限られており、その動的な電気磁気結合は交換歪機構によるとされてきた。しかし、このモデルはCollinearな磁性体にたいしてElectromagnonの発現を予測することができず、本研究で観測されたモードはスピン軌道相互作用に由来する初めてのElectromagnonであると考えられる。また、今回の結果はElectromagnonの発現に強誘電性・らせん磁性はともに必要ないことを示しており、より幅広い物質で同様のモードを観測できることが期待される。(2)前年度に発見した三角格子を伴うマルチフェロイック物質MnI_2を対象とし、回転磁場下での誘電応答について詳細に調べた。この物質では、3.5K以下でProper Screw磁気相への転移と同時に面内方向に強誘電分極が生じる。また、三角格子の対称性を反映して6とおりのマルチフェロイックドメインが存在することもわかっており、面内磁場によるドメイン分布の制御を通じて、磁場を60度回転するごとに分極方向を不連続に120度回転させられることがわかった。さらに、3T以上の磁場の下では異なる磁気変調ベクトルを伴う別のらせん磁気相に転移し、観測される分極の回転パターンが大きく変化することもわかった。特に、2つのらせん磁気相の相境界付近では、磁場を時計回りに一回転するごとに電気分極が反時計回りになめらかに2回転するような特異な電気磁気効果を観測することができた。こうした振る舞いは、2つの磁気相の競合によって磁気変調ベクトルの自由度が増し、その向きを回転磁場によって制御することによって生じていると理解される。

In the last year, the triangular lattice system was developed and used. The new material function was introduced and studied. (1)Magnetic induction is strongly correlated with vibration, magnetic field is strongly correlated with vibration, magnetic field is strongly correlated with vibration. In this study, the triangular lattice antiferromagnetic CuFe_<1-x>Ga_xO_2 was measured by THz time-domain spectroscopy. The results showed that the induced current and collinear magnetic phase were measured by THz time-domain spectroscopy. In the past, electromagnetics have been used to detect and detect strong electric and magnetic substances, and to detect and detect the magnetic and magnetic interaction between them. In this study, we have investigated the origin of the Electromagnon interaction in magnetic materials. As a result, the electromagnetism of the Electromagnon is strongly induced, and the magnetic properties of the electromagnon are strongly influenced by the magnetic properties of the electromagnon. (2)In the past year, the triangular lattice was observed, and the material MnI_2 was observed in the magnetic field. For this material, below 3.5K, the magnetic phase shift of Proper Screw is simultaneous with the generation of strong induced polarization in the in-plane direction. The symmetry of the triangular lattice is reflected in the in-plane magnetic field. The magnetic field is 60 degrees. The polarization direction is 120 degrees. The magnetic field above 3T is different from the magnetic field below, and the magnetic phase is different from the magnetic phase. In particular, the phase boundary of the magnetic phase is close to the magnetic field, and the magnetic field is measured in a loop. In this vibrating dance, the two magnetic fields compete with each other, resulting in an increase in the degree of freedom of the magnetic field, and the control of the magnetic field in the same direction.

项目成果

Transition-metal dihalide MX2 as magnetoelectric multiferroics

过渡金属二卤化物 MX2 作为磁电多铁性材料

• 发表时间: 2011
• 作者: S.Seki;T.Kurumaji;S.Ishiwata;H.Matsui;H.Murakawa;Y.Tokunaga;Y.Kaneko;Y.Tokura
• 通讯作者: Y.Tokura

三角格子上の常誘電・共線磁気相におけるエレクトロマグノンの観測

三角晶格上顺电和共线磁相中电磁子的观测

• 发表时间: 2010
• 作者: 関真一郎;貴田徳明;熊倉真一;島野亮;十倉好紀
• 通讯作者: 十倉好紀

Electromagnons in the spin collinear state of a triangular lattice antiferromagnet.

• DOI: 10.1103/physrevlett.105.097207
• 发表时间: 2010-08
• 期刊: Physical review letters
• 影响因子: 8.6
• 作者: S. Seki;N. Kida;S. Kumakura;R. Shimano;Y. Tokura

Multiferroics with Spiral Spin Orders

• DOI: 10.1002/adma.200901961
• 发表时间: 2010-04-12
• 期刊: ADVANCED MATERIALS
• 影响因子: 29.4
• 作者: Tokura, Yoshinori;Seki, Shinichiro
• 通讯作者: Seki, Shinichiro

Magnetic-field induced competition of two multiferroic orders in a triangular-lattice helimagnet MnI2.

• DOI: 10.1103/physrevlett.106.167206
• 发表时间: 2011-03
• 期刊: Physical review letters
• 影响因子: 8.6
• 作者: T. Kurumaji;S. Seki;S. Ishiwata;H. Murakawa;Y. Tokunaga;Y. Kaneko;Y. Tokura