三角格子マルチフェロイクスにおける電気磁気相関物性

• Project/Area Number: 12J05696
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: 物性Ⅱ(磁性・金属・低温)(実験)
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 車地 崇 東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥3,000,000 (Direct Cost: ¥3,000,000); Fiscal Year 2014: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2013: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2012: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
• Keywords: マルチフェロイクス / 電気磁気効果 / 反転対称性の破れ / フラストレーション系 / キラル / 極性 / フラストレーション / スピン・軌道相互作用

Outline of Annual Research Achievements

本年度前半は前年度から引き続き極性磁性体M2Mo3O8の電気磁気応答を研究した。M = Feの系にZnをドープし、磁性相を反強磁性から強磁性へ制御するとともに、巨大な線形ME効果のシグナルを広範囲に制御することに成功した。線形のME効果は古く知られている効果であるにもかかわらず、その微視的起源が十分解明しておらず、応用へ向けたシグナルの巨大化に関して難点が多かったが、本研究結果はこれを克服しうる成果である。
また同研究室の学振特別研究員井手上敏也氏との共同研究で当該物質のフェリ磁性相で従来の20倍の大きさのシグナルの熱ホール効果を観測した。極性をもった結晶構造と異方性の高いスピンとの強い結合がシグナルの増大につながったと考えている。熱ホール現象をスピントロニクスデバイスに応用する際、巨大シグナルであることは不可欠の要素であり、本研究結果の意義は大きい。
本年度後半ではテラヘルツ～遠赤外領域の非自明な磁気励起の探究に取り組んでおり、予備的段階であるがエレクトロマグノンの観測にも成功した。スピンが互いに平行な共線的磁気構造をもつマルチフェロイクスでのエレクトロマグノンの観測はデラフォサイト構造をとるCuFeO2でしか知られていなく、エレクトロマグノン励起を有する物質の種類を広げることに成功した。またエレクトロマグノンを含む電気磁気励起を利用して、新規光学応答の探究にも取り組む準備ができた。つまり非相反的光学応答の一つであるジョーンズ複屈折という固体中ではまだ観測されたことのない現象を観測するうえで重要な進展である。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Magnetoelectric responses from the respective magnetic R and Fe subsystems in the noncentrosymmetric antiferromagnets RFe3(BO3)4 (R = Eu, Gd, and Tb) (2014)
  • Author(s): T. Kurumaji, K. Ohgushi, and Y. Tokura
  • Journal Title: Physical Review B Volume: 89 Issue: 19 Pages: 247602-247602
  • DOI: 10.1103/physrevb.89.195126
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Magnetoelectric responses induced by domain rearrangement and spin sructural change in triangular-lattice helimagnets NiI2 and CoI2 (2013)
  • Author(s): 車地崇
  • Journal Title: Physical Review B Volume: 87 Issue: 1
  • DOI: 10.1103/physrevb.87.014429
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 極性を持った磁性体M2Mo3O8における電気磁気応答 (2014)
  • Author(s): 車地崇，石渡晋太郎，十倉好紀
  • Organizer: 日本物理学会2014年秋季大会
  • Place of Presentation: 中部大学、愛知県
  • Year and Date: 2014-09-07 – 2014-09-10
• [Presentation] Origin of Magnetoelectric Responses Induced by Respective Magnetic Ions R^<6+>/Fe^<3+> in a Chiral Antiferromagnet RFe_3 (BO_3)_4 (2014)
  • Author(s): 車地 崇
  • Organizer: American Physical Society March Meeting
  • Place of Presentation: Denver, Colorado, USA
  • Year and Date: 2014-03-04
• [Presentation] カイラル反強磁性体RFe3 (BO3) 4におけるR/Fe由来の電気磁気応答 (2013)
  • Author(s): 車地 崇
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 徳島大学, 徳島
  • Year and Date: 2013-09-27