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

• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11J09335/
• 关键词: スカーミオン; らせん磁性体; B20型化合物; トポロジカルホール効果; 磁気メモリ; ホール効果; 熱電効果

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。

In recent years, ス カ ー ミ オ ン と shout ば れ る whirlpool の magnetic 気 tectonic が MnSi や FeGe と い っ た B20 type compound に お い て 観 measuring さ れ た. こ の magnetic 気 tectonic は ト ポ ロ ジ カ ル な ス ピ ン match column を し て お り, he の magnetic 気 structure と は different な っ た electromagnetic 気 応 answer が 発 now す る. This study で は, ス カ ー ミ オ ン magnetic 気 の physical structure formation と そ れ に お け る novel な transport phenomena の 観 を purpose of と し て be 験 を line っ て き た. Before the annual ま で に molecular line エ ピ タ キ シ ー や high 圧 synthesis method と い っ た others 々 な synthesis を with い て, for の B20 type Mn_ < 1 - x > Fe_xGe バ ル ク sample や B20 type Mn_ < 1 - x > Fe_xSi に successful the film の cropping し た. The の sample に お い て ス カ ー ミ オ ン form を 観 し, さ ら に そ の form に with う ト ポ ロ ジ カ ル ホ ー ル unseen fruit と い っ た huge ゲ ー ジ field (field) 仮 want に origin す る electric 気 transport phenomena を 観 し measurement た. Final year で あ る when the annual に お い て も, ス カ ー ミ オ ン form と そ の novel electromagnetic 気 応 answer の physical を check し, new た な phenomenon の 観 と measuring knowledge を た. Type に, B20 MnGe バ ル ク sample に お い て は 3 dimensional ス カ ー ミ オ ン crystallization に with huge う な ネ ル ン ス ト unseen fruit を 観 し measurement た. こ れ は, ト ポ ロ ジ カ ル ホ ー ル working with others in fruit と に, degree of 40 t の huge な 仮 to magnetic field に よ っ て, heat flux で 駆 dynamic さ れ た 伝 guide electronic の movement が qu げ ら れ た た め に raw じ た new し い phenomenon で あ り, ト ポ ロ ジ カ ル ネ ル ン ス ト unseen fruit と shout ん で い る. One party で, B20 film サ ン プ ル に お い て は film-forming condition を suppression す る こ と に よ っ て, ス カ ー ミ オ の ン phase stability を dominate す る important な パ ラ メ ー タ が film thickness と ら せ ん cycle で あ る こ と を Ming ら か に し た. The B20 type compound に お い て 発 now す る ス カ ー ミ オ ン の formation と そ れ が も た ら す huge な electromagnetic 気 応 answer を Ming ら か に で き, future の ス カ ー ミ オ ン の magnetic 気 メ モ リ な ど へ の 応 with foot turn の が か り と な っ た.

项目成果

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

• 发表时间: 2013
• 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

• 发表时间: 2012
• 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

• 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

• 发表时间: 2012

Observation of Skyrmion Lattice by Lorentz Transmission Electron Microscopy

洛伦兹透射电子显微镜观察斯格明子晶格

• DOI: 10.5940/jcrsj.53.274
• 发表时间: 2011
• 期刊: Nihon Kessho Gakkaishi
• 作者: 金澤直也;于秀珍;小野瀬佳文;松井良夫;永長直人;十倉好紀
• 通讯作者: 十倉好紀