超高圧力下における電気磁気新奇物性の探索

フラストレート磁性体においては低温でその磁気的な競合を解消するためにしばしば非共線的な磁気構造が現れる。そのような複雑な磁気構造が空間反転対称性を破る場合、交換相互作用やスピン軌道相互作用を通じて格子の対称性を下げ、電気分極が生じうる。この電気分極を生じせしめている磁気構造はその競合を反映して、種々の摂動に対して敏感に応答し、それが巨大非線形電気磁気効果を生んでいる。圧力によって磁性イオン間の距離を変化させることによっても電気磁気応答の巨大化や制御が期待できる。そこで本研究課題では、ダイヤモンドアンビルセルを用いた高圧力下における電気磁気効果および交流法による比熱の同時測定系を構築し、種々の磁性誘電体への適用を行なった。前年度までに代表的なマルチフェロイクスであるTbMnO3において、圧力誘起の電気磁気相転移およびそれに伴う電気磁気効果の増大を観測した。本年度はその起源および詳細を明らかにするため、希土類置換(Gd,TbおよびDy)を併せて行なうことで、組成ー圧力ー温度ー磁場を変数とした相図を作成した。得られた結果から高機能相の発現条件およびその電気磁気特性の希土類依存性を明らかにした。

フラストレート磁性体においては低温でその磁気的な競合を解消するためにしばしば非共線的な磁気構造が現れる。そのような複雑な磁気構造が空間反転対称性を破る場合、交換相互作用やスピン軌道相互作用を通じて格子の対称性を下げ、電気分極が生じうる。この電気分極を生じせしめている磁気構造はその競合を反映して、種々の摂動に対して敏感に応答し、それが巨大非線形電気磁気効果を生んでいる。圧力によって磁性イオン間の距離を変化させることによっても電気磁気応答の巨大化や制御が期待できる。そこで本研究課題では、ダイヤモンドアンビルセルを用いた高圧力下における電気磁気効果および交流法による比熱の同時測定系を構築し、種々の磁性誘電体への適用を行なった。前年度までに代表的なマルチフェロイクスであるTbMnO3において、圧力誘起の電気磁気相転移およびそれに伴う電気磁気効果の増大を観測した。本年度はその起源および詳細を明らかにするため、希土類置換(Gd,TbおよびDy)を併せて行なうことで、組成ー圧力ー温度ー磁場を変数とした相図を作成した。得られた結果から高機能相の発現条件およびその電気磁気特性の希土類依存性を明らかにした。