2020 年度研究成果報告書

希土類キラル金属磁性体の磁気構造の元素置換による制御

研究課題

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研究課題/領域番号	18K03539
研究種目	基盤研究(C)
配分区分	基金
応募区分	一般
審査区分	小区分13030:磁性、超伝導および強相関系関連
研究機関	名古屋工業大学
研究代表者	大原繁男名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (60262953)
研究期間 (年度)	2018-04-01 – 2021-03-31
キーワード	カイラル磁性体 / 希土類金属磁性体 / 元素置換 / 磁気相互作用の制御
研究成果の概要	希土類キラル磁性体の磁気相互作用への置換効果を研究した。RNi3Al9及びGa9(R:希土類元素)に共通な効果として、NiをCoで部分置換すると磁性秩序温度が下がることがわかった。このとき伝導電子密度はCo置換により低下する。Cu置換はYbNi3Al9でのみ可能であり、Co置換とは逆にCu置換では磁気秩序温度が上昇する。これらのことは、この物質系では磁気相互作用がフェルミエネルギーやフェルミ面構造と強く相関することを示す。これは、希土類金属間化合物のキラル磁気秩序がスピン分裂したフェルミ面の伝導電子を介した相互作用で生じるためと考えられる。
自由記述の分野	カイラル磁性体の合成と物性測定
研究成果の学術的意義や社会的意義	希土類キラル金属磁性体で解明すべき学理はスピン分裂したフェルミ面による反対称磁気相互作用である。分裂は局所電場を介したスピン軌道相互作用による格子とスピンの結合によるものである。この研究では希土類キラル金属の磁気相互作用が伝導キャリア密度で制御できることを明らかとした。これは、磁気相互作用がフェルミ面の変化に敏感であることを示唆し、学術的に意義のある知見である。社会的な意義として、磁気相互作用のキャリア密度による制御の応用研究がある。例えば、電場による伝導キャリアの注入で磁気相互作用が制御できれば、磁性を自由に調整できる新しい材料となる。現在、薄膜を用いて電場効果の研究が進められている。