カイラル磁性を有する遍歴磁性体における異常磁気伝導

• Project Area: Novel States of Matter Induced by Frustration
• Project/Area Number: 22014003
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 小野瀬 佳文 東京大学, 工学系研究科, 講師 (80436526)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 井口 敏 東京大学, 金属材料研究所, 准教授 (50431789)
• Project Period (FY): 2010 – 2011
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2011)
• Budget Amount: ¥3,700,000 (Direct Cost: ¥3,700,000); Fiscal Year 2011: ¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000); Fiscal Year 2010: ¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000)
• Keywords: 異常ホール効果 / スピンカイラリティー / スキルミオン / スカーミオン

Research Abstract

フラストレーション系においては、複数の相互作用のせめぎ合いの結果、スピンカイラリティーが有限の非共面な磁気構造がしばしば生じる。そのような系では、電子はスピンカイラリティーに比例する仮想的な磁場を感じ、そのため異常な磁気伝導現象が観測される。本研究の目的は、B20構造遷移金属化合物とパイロクロアモリブデン酸化物を中心としたカイラル磁気構造体においてスピンカイラリティーによって誘起される異常磁気伝導を開拓することにある。平成23年度は、B20遷移金属化合物で短距離のヘリカル磁気秩序が発現するMnGeにおいてスピンカイラリティー誘起の大きなトポロジカルホール効果を観測することに成功した。これは、磁場下の高密度なスキルミオン格子によるものであると考えられる。温度磁場依存性の詳細な解析の結果、このホール効果は実空間のスピンカイラリティー密度がホール効果と関係する実空間描像で理解できることが明らかになった。一方でパイロクロアモリブデン酸化物では、(Y,Cd)_2Mo_2O_7において、スピン間のフラストレーションの結果として、極めてdiffusiveな輸送現象を示す異常な金属状態が現れることを明らかにした。さらにここにイジング性の強いTbをドープしていくとスピン密度の高次のべきでホール抵抗率が立ち上がってくる振る舞いが観測され、三つの磁気モーメントの相関であるスピンカイラリティーによるものであることが示唆された。このような常磁性体にイジングモーメントをランダムに入れていった場合でもスピンカイラリティーが働くことが明らかになった。

Research Products

• [Journal Article] Topological Hall effect in pyrochlore lattice with varying density of spin chirality (2012)
  • Author(s): K.Ueda, S.Iguchi, T.Suzuki, S.Ishiwata, Y.Taguchi, Y.Tokura
  • Journal Title: Phys.Rev.Lett. Volume: 108 Issue: 15
  • DOI: 10.1103/physrevlett.108.156601
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Diffusive charge transport with strongly renormalized carrier mass in hole-doped Mott insulators (Y_<1-x>Cd_x)_2Mo_2O_7 with frustrated pyrochlore lattice (2011)
  • Author(s): S.Iguchi, Y.Kumano, K.Ueda, S.Kumakura, Y.Tokura
  • Journal Title: Phys.Rev.B Volume: 84 Issue: 17
  • DOI: 10.1103/physrevb.84.174416
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Large Topological Hall Effect in a Short-Period Helimagnet MnGe (2011)
  • Author(s): N.Kanazawa, Y.Onose, T.Arima, D.Okuyama, K.Ohoyama, S.Wakimoto, K.Kakurai, S.Ishiwata, Y.Tokura
  • Journal Title: Physical Review Letters Volume: 106 Issue: 15
  • DOI: 10.1103/physrevlett.106.156603
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Near room-temperature formation of a skyrmion crystal in thin-films of the helimagnet FeGe (2011)
  • Author(s): X.Z.Yu, N.Kanazawa, Y.Onose, K.Kimoto, W.Z.Zhang, S.Ishiwata, Y.Matsui, Y.Tokura
  • Journal Title: Nature Material Volume: 10 Pages: 106-109
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Real space observation of a two-dimensional skyrmion crystal (2010)
  • Author(s): X.Z.Yu, Y.Onose, N.Kanazawa, J.H.Park, J.H.Han, Y.Matsui, N.Nagaosa, Y.Tokura
  • Journal Title: Nature Volume: 465 Pages: 901-904
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Observation of magnon Hall effect (2010)
  • Author(s): Y.Onose, T.Ideue, H.Katsura, Y.Shiomi, N.Nagaosa, Y.Tokura
  • Journal Title: Science Volume: 329 Pages: 297-329
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Ferroelectricity Induced by Spin-Dependent Metal-Ligand Hybridization in Ba2CoGe2O7 (2010)
  • Author(s): H.Murakawa, Y.Onose, S.Miyahara, N.Furukawa, Y.Tokura
  • Journal Title: Physical Review Letters Volume: 105
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Topological Hall effect of electrons and magnons (2012)
  • Author(s): Y.Onose
  • Organizer: DPG spring meeting
  • Place of Presentation: ドイツベルリン工科大(invited)
  • Year and Date: 2012-03-26
• [Presentation] ベリー位相による異常ホール効果-Nd_2Mo_2O_7を例に- (2011)
  • Author(s): 井口敏
  • Organizer: 第56回物性若手夏の学校
  • Place of Presentation: 山梨県、ホテルエバーグリーン富士(招待講演)
  • Year and Date: 2011-08-03
• [Presentation] パイロクロア型モリブデン酸化物における常磁性金属状態と異常ホール効果 (2011)
  • Author(s): 井口敏
  • Organizer: 特定領域研究第7回トピカルミーティング
  • Place of Presentation: 滋賀県、彦根ビューホテル(招待講演)
  • Year and Date: 2011-07-02
• [Presentation] Skyrmion crystal and topological Hall effect in B20-type transition-metal compou (2011)
  • Author(s): Y.Onose
  • Organizer: American Physical Society
  • Place of Presentation: 米国ダラス
  • Year and Date: 2011-03-24
• [Presentation] Ferroelectricity induced by spin-dependent metal ligand hybridization in BaCoGe (2011)
  • Author(s): Y.Onose
  • Organizer: International Conference on Frustration in Condensed Matter
  • Place of Presentation: 仙台市 仙台国際センター
  • Year and Date: 2011-01-12