非平衡定常/非定常系における磁気スキルミオンの駆動状態とダイナミクスの研究

2021 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19K03709
• 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: 東北大学
• 研究代表者: 奥山 大輔 東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (30525390)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: 非平衡状態の物理 / 中性子散乱 / 磁気スキルミオン

研究成果の概要

カイラル磁性体MnSiで観測されている磁気スキルミオンは閾電流密度 1 MA/m2 以上の電流印加で駆動することが知られている。その駆動状態及び電流変動に対する過渡過程を明らかにすべく、交流電流下の中性子小角散乱を開始した。研究の結果、電流下で駆動する磁気スキルミオンは三角格子を保ちかつ試料の端付近では塑性変形を起こしながら駆動する塑性流動が観測されてたが、塑性変形の発現には電流反転後数秒程度の緩和時間が必要であることが判明した。塑性変形で磁気スキルミオン格子中に発生する dislocation が磁気ドメイン壁を滑り、磁気ドメインの端まで動く時間が緩和時間と考えると解釈できることがわかった。

自由記述の分野

磁性、固体物理

研究成果の学術的意義や社会的意義

電流下で駆動中の磁気スキルミオンは三角格子を保ち試料端付近で塑性変形を起こしながら駆動する塑性流動を起こすことがわかっていたが、今回得られた研究結果より塑性変形を引き起こすには数秒の緩和時間が必要であることが判明した。これは磁気スキルミオンを高速、短時間で動かしている分には試料端付近のピニングの影響が小さいことを意味しており、磁気スキルミオンを使った記憶媒体などを実現するために必要不可欠な新しい知見を示した。