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特徴的なスピン構造とスピン軌道相互作用を持った酸化物薄膜の作製と新奇量子相の探索

具有特征自旋结构和自旋轨道相互作用的氧化物薄膜的制备并寻找新型量子相

基本信息

批准号：
14J10112
负责人：
藤田貴啓
金额：
$ 2.05万
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：
2014
资助国家：
日本
起止时间：
2014-04-25 至 2017-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

希土類元素(Ln)とIrを含むパイロクロア型酸化物Ln2Ir2O7は、Ir由来の強いスピン軌道相互作用と、結晶構造の幾何学的制約により、「all-in-all-out」と呼ばれる反強磁性秩序を持つ。この磁気秩序による時間反転対称性の破れから、Weyl半金属やドメイン壁状態といったトポロジカルな電子状態の出現が予言されており、これらはall-in-all-out秩序内の2種類の磁気ドメイン構造と結びついている。パイロクロア型の結晶(A2B2O7)では一般に、f-d相互作用によってカチオンが磁気的に結びついており、特にAサイトカチオンの磁気異方性が系の磁気応答に強く影響する。そこで、種々の磁気異方性を持ったLnイオンから成るLn2Ir2O7を作製し、それらの磁気輸送特性を比較することで、外部磁場による磁気ドメイン制御方法を探索した。まず、<111>方向に一軸異方性を持つTbイオンに着目した。磁気ドメイン反転に付随して現れる特徴的なヒステリシス構造が磁気抵抗に観測された。また、先行研究で報告されたNdとはf-d相互作用の符号が反対であることを示唆する結果を得た。次に、異方性のないGdイオンに着目し、磁気異方性の効果を検証した。磁気抵抗はヒステリシスを持たず、<111>方向の磁気異方性が外部磁場によるドメイン反転に本質的であることを明らかにした。一方でGdでは、2 K、9 Tの磁場下で90%を超える大きな負性磁気抵抗が観測された。非磁性のEuイオンを段階的にドープすると、この負性磁気抵抗が抑制され、Gdイオンの形成する分子場がIrモーメントに強い実効磁場を与えていることを明らかにした。これらの結果は、Lnイオンの選択によってf-d相互作用やドメイン反転に要する磁場の強さを制御可能であることを示しており、トポロジカルな磁壁状態を用いた次世代メモリの構築等に重要な知見である。

Rare earth element (Ln) Ir contains rare earth type acid compound Ln2Ir2O7, Ir origin, strong orbital interaction, crystal structure geometry constraints,"all-in-all-out" and antiferromagnetic order. The occurrence of two kinds of magnetic field structures in the magnetic field order is described in detail. The crystal (A2B2O7) of type A has a strong influence on the magnetic anisotropy of the magnetic field in general and f-d interaction. To explore the method of controlling the magnetic field in the external magnetic field, we compare the magnetic transport characteristics of Ln2Ir2O7 and its magnetic anisotropy. The <111>direction of the axis is different from that of the axis. The magnetic resistance of the magnetic field is measured according to the characteristics of the magnetic field. The results of previous studies were reported on the sign of f-d interaction. Second, the anisotropy of the Gd and the magnetic anisotropy of the Gd and the magnetic anisotropy of the Gd The magnetic field resistance is different from the magnetic field in different directions<111>. 90% of the magnetic field at 2 K and 9 T is negative. Non-magnetic Eu levels are suppressed, Gd levels are formed, molecular fields are formed, and magnetic fields are formed. The results show that the selection of Ln elements, the f-d interaction, the reaction of Ln elements, the possibility of controlling the strength of magnetic field, the state of magnetic wall, the use of Ln elements, the construction of Ln elements, etc. are important.

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

パイロクロア型Ir酸化物薄膜の磁気ドメイン形成における格子歪の効果

晶格应变对烧绿石型氧化铱薄膜磁畴形成的影响

DOI：
发表时间：
2015
期刊：
影响因子：
0
作者：
Ryohto Sawada;Takeshi Sato;Kenichi Ishikawa;藤田貴啓，小川翔平，打田正輝，小塚裕介，川﨑雅司
通讯作者：
藤田貴啓，小川翔平，打田正輝，小塚裕介，川﨑雅司

All-in-all-out magnetic domain size in pyrochlore iridate thin films as probed by local magnetotransport

DOI：
10.1063/1.4939742
发表时间：
2016-01-11
期刊：
APPLIED PHYSICS LETTERS
影响因子：
4
作者：
Fujita, T. C.;Uchida, M.;Kawasaki, M.
通讯作者：
Kawasaki, M.

All-in-all-out magnetic domain wall conduction in a pyrochlore iridate heterointerface

DOI：
10.1103/physrevb.93.064419
发表时间：
2016-02-17
期刊：
PHYSICAL REVIEW B
影响因子：
3.7
作者：
Fujita, T. C.;Uchida, M.;Kawasaki, M.
通讯作者：
Kawasaki, M.

Detecting the Magnetic Domains of All -In-All -Out Spin Structure via Magnetotransport in Pyrochlore Iridate Thin Films

通过烧绿石铱酸盐薄膜中的磁输运检测全进全出自旋结构的磁畴

DOI：
发表时间：
2014
期刊：
影响因子：
0
作者：
T. C. Fujita,Y. Kozuka;M. Uchida;A. Tsukazaki;T. Arima;M. Kawasaki
通讯作者：
M. Kawasaki

パイロクロア型イリジウム酸化物ヘテロ界面における磁気ドメイン壁伝導

烧绿石型氧化铱异质界面的磁畴壁传导

DOI：
发表时间：
2016
期刊：
影响因子：
0
作者：
Takahiro C. Fujita;Yusuke Kozuka;Masaki Uchida;Atsushi Tsukazaki;Taka-hisa Arima;and Masashi Kawasaki;Yoneshiro T;藤田貴啓，打田正輝，小塚裕介，佐野航，小川翔平，塚崎敦，有馬孝尚，川﨑雅司
通讯作者：
藤田貴啓，打田正輝，小塚裕介，佐野航，小川翔平，塚崎敦，有馬孝尚，川﨑雅司