2019 Fiscal Year Annual Research Report
Study of edge current in Wyle magnets
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18K18727
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
芝内 孝禎 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 教授 (00251356)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2020-03-31
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| Keywords | 走査型磁気顕微鏡 / ワイル磁性体 / ベリー位相 / 軌道磁化 / トポロジカル物質 / エッジ電流 / 表面磁場分布 / 時間反転対称性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
磁性体でありながらトポロジカル物質の性質を有する「ワイル磁性体」では、波動関数がベリー位相を獲得することにより、エッジ電流が試料表面に誘起され、その電流による新たな磁化(軌道磁化)成分が通常磁化に加わることが理論的に提唱されている。ベリー位相に由来する様々な新規な物理現象が発見される中、この軌道磁化の観測は未だ例を見ない。本研究では、近年発見されたワイル磁性体候補物質Mn3Snにおいて、走査型磁気顕微鏡による表面磁場分布の精密測定により、世界で初となるエッジ電流による新しい軌道磁化成分の直接観測を目指す。
平成31年度/令和元年度においては、まず、極低温でのみ動作可能な超伝導量子干渉素子(SQUID)に肉薄する磁気感度を有し、室温で動作可能なトンネル磁気抵抗（TMR）素子を用いた走査型磁気顕微鏡の開発に取り組んだ。市販の素子の基礎特性の評価を行ったところ、ゼロ磁場に近い微小磁場では磁場感度が非常に高い反面、本研究対象であるMn3Snで試料表面に現れる数ミリテスラ程度の磁束密度になると、感度が落ちるとともに、磁場に対する信号がヒステリシスを示すことが明らかになった。特にヒステリシスが見られたことは、本研究の磁場分布を定量評価する際に大きな問題となる。そこで、微小ホール素子走査型顕微鏡を用いて、積算回数を工夫することにより高磁場感度の磁場分布測定を系統的に行った。
特に、昨年度見出した、通常の磁化成分だけでは説明できない、新しい磁化成分について、その温度依存性、磁場依存性を詳細に調べた。その結果、反磁場の効果をセルフコンシステントに取り入れたシミュレーション計算と比較することで、ベリー位相を起因とする軌道磁化が存在するという結論が得られた。本研究結果は、磁性におけるベリー位相の寄与の理解を格段に進歩させるものである。
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Research Products
(7 results)
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[Journal Article] Measuring Magnetic Field Texture in Correlated Electron Systems under Extreme Conditions2019
Author(s)
K. Y. Yip, K. O. Ho, K. Y. Yu, Y. Chen, W. Zhang, S. Kasahara, Y. Mizukami, T. Shibauchi, Y. Matsuda, S. K. Goh, and S. Yang,
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Journal Title
Science
Volume: 366
Pages: 1355-1359
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Presentation] Itinerant orbital magnetization in topological antiferromagnetic state2019
Author(s)
M. Shimozawa, K. Sugii, J. Kondo, Y. Suzuki, M. Yamashita, T. Nakamura, S. Katsumoto, Y. Tada, M. Ikhras, T. Higo, T. Tomita, S. Nakatsuji, M. Konczykowski, Y. Matsuda, K. Mukasa, K. Matsuura, Y. Mizukami, T. Shibauchi, M.-T. Suzuki, and R. Arita,
Organizer
Topological Materials Science, The Fourth Annual meeting
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