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Zn
北澤 崇文; 池田 陽一*; 榊原 俊郎*; 松尾 晶*; 清水 悠晴*; 徳永 陽; 芳賀 芳範; 金道 浩一*; 南部 雄亮*; 池内 和彦*; et al.
Physical Review B, 108(8), p.085105_1 - 085105_7, 2023/08
We demonstrate field-induced single-ion magnetic anisotropy resulting from the multiorbital Kondo effect on diluted ytterbium alloy (Lu
Yb
)RhZn. Single-ion anisotropic metamagnetic behavior is revealed in low-temperature regions where the local Fermi-liquid state is formed. Specific heat, low-field magnetic susceptibility, and resistivity indicate reproduction of the ground-state properties by the SU(
= 8) Kondo model with a relatively large 
-
hybridization of 
= 60.9 K. Dynamical susceptibility measurements on YbRhZn support realizing multiorbital Kondo ground state in (LuYb)RhZn. The single-ion magnetic anisotropy becomes evident above 
5 T, which is lower than the isotropic Kondo crossover field of 22.7 T, verifying blurred low-lying crystal field states through the multiorbital Kondo effect.
CoGa
films窪田 崇秀*; 高野 大地*; 小田 洋平*; Mohanty, S.*; 伊藤 啓太*; 松木 充弘*; 林田 誠弘*; Sun, M.*; 竹田 幸治; 斎藤 祐児; et al.
Physical Review Materials (Internet), 6(4), p.044405_1 - 044405_12, 2022/04
被引用回数：5 パーセンタイル：56.94(Materials Science, Multidisciplinary)This study focuses on an inverse-type Heusler alloy, MnCoGa (MCG), with a small off-stoichiometry (
), showing perpendicular magnetic anisotropy (PMA). We observed a relatively large uniaxial magnetocrystalline anisotropy constant (
) on the order of 10
J/m
at room temperature in the MCG films with a small tetragonal distortion of a few percent. X-ray magnetic circular dichroism (XMCD) was employed to get insight into the origin for the PMA. Negligible angular variation of the orbital magnetic moment evaluated using the XMCD spectra suggested a minor role of the so-called Bruno's term to . The origin of the PMA was discussed based on the second-order perturbation theory in terms of the spin-orbit coupling, and first principles calculations, claiming that the mixing of the occupied 
- and the unoccupied 
-spin states is responsible for the PMA of the MCG films.
清水 悠晴*; 三宅 厚志*; Maurya, A.*; 本多 史憲*; 仲村 愛*; 佐藤 芳樹*; Li, D.*; 本間 佳哉*; 横山 淳*; 徳永 陽; et al.
Physical Review B, 102(13), p.134411_1 - 134411_11, 2020/10
被引用回数：6 パーセンタイル：32.24(Materials Science, Multidisciplinary)The physical properties of URhSn with quasi-kagome structure are studied using single-crystalline samples via electrical resistivity, magnetic susceptibility, heat capacity, thermal expansion, and high-field magnetization measurements. We found remarkable magnetic anisotropy in the ferromagnetic state below 16 K as well as in the ordered state between 16 K and 54 K.
Mn
N films with ferrimagnetic compensation伊藤 啓太*; 安富 陽子*; Zhu, S.*; Nurmamat, M.*; 田原 昌樹*; 都甲 薫*; 秋山 了太*; 竹田 幸治; 斎藤 祐児; 小口 多美夫*; et al.
Physical Review B, 101(10), p.104401_1 - 104401_8, 2020/03
被引用回数：17 パーセンタイル：75.65(Materials Science, Multidisciplinary)Spintronics devices utilizing a magnetic domain wall motion have attracted increasing attention, and ferrimagentic materials with almost compensated magnetic moments are highly required to realize the fast magnetic domain wall motion. Here, we report a key function for this purpose in anti-perovskite CoMnN films. Perpendicular magnetization emerges for 
, and the saturation magnetization reaches a minimum value at 
.
家田 淳一; Barnes, S. E.*; 前川 禎通
Journal of the Physical Society of Japan, 87(5), p.053703_1 - 053703_4, 2018/05
被引用回数：5 パーセンタイル：41.28(Physics, Multidisciplinary)Magnetic anisotropy in an antiferromagnet (AFM) with inversion symmetry breaking (ISB) is investigated. The magnetic anisotropy energy (MAE) resulting from the Rashba spin-orbit and 
-
type exchange interactions is determined for two different models of AFMs. The global ISB model, representing the effect of a surface, an interface, or a gating electric field, results in an easy-plane magnetic anisotropy. In contrast, for a local ISB model, i.e., for a noncentrosymmetric AFM, perpendicular magnetic anisotropy (PMA) arises. Both results differ from the ferromagnetic case, in which the result for PMA depends on the band structure and dimensionality. These MAE contributions play a key role in determining the direction of the N
el order parameter in antiferromagnetic nanostructures, and reflect the possibility of electrical-field control of the Nel vector.
SrCuO
松田 雅昌; 藤田 全基*; 山田 和芳*; Birgeneau, R. J.*; 遠藤 康夫*; 白根 元*
Physical Review B, 66(17), p.174508_1 - 174508_6, 2002/11
被引用回数：11 パーセンタイル：50.69(Materials Science, Multidisciplinary)これまでの中性子散乱実験の結果から、LaSrCuO低ホール濃度領域(0
x0.055)のスピングラス相においては斜めストライプ構造を反映していると思われる静的秩序が存在することがわかっている。われわれはこの相でどのような磁場効果が見られるかを調べるために中性子散乱実験を行った。x=0.014, 0.024の試料における磁場効果(H//CuO
面)を調べたところ、磁場の増加とともに磁気反射強度が徐々に減少することがわかった。系統的な実験を行った結果、これはLaCuOで見られるような非対称(Dzyaloshinski-Moriya)相互作用に起因している可能性が強いことがわかった。つまり、磁場中でスピンの回転が起こりスピン構造が変わるために、(1, 0, 0)付近の強度が減少していると考えられる。この結果はスピングラス相においても一軸性の磁気異方性が存在することを示している。また、磁場中で非整合磁気ピークの非整合度やピーク幅がほとんど変化していないことから、この非整合性は磁気相互作用に起因するのではなく、電荷秩序によって引き起こされている可能性が強いことがわかった。上述の磁気相互作用はスピンの方向を決定したり静的秩序を安定化するために働いていると考えられる。
本間 徹生; 山本 悦嗣; 芳賀 芳範; 摂待 力生*; 荒木 新吾*; 稲田 佳彦*; 竹内 徹也*; 桑原 慶太郎*; 網塚 浩*; 榊原 俊郎*; et al.
Physica B; Condensed Matter, 281-282, p.195 - 196, 2000/06
被引用回数：2 パーセンタイル：15.65(Physics, Condensed Matter)われわれは六方晶AlB型結晶構造をもつ強磁性体UGaの5f電子状態を調べるために、磁気、弾性、伝導的特性とドハースファンアルフェン効果の実験を行った。これらの実験結果から六方晶の[0001]面内に100K以下で歪みが生じることを見いだした。これは、[1120]方向に向いた強磁性モーメントの発達によって引き起こされていると考えられる。
山口 正剛; 弓野 健太郎*; 浅野 攝郎*
日本応用磁気学会誌, 21(7), p.1014 - 1022, 1997/00
磁気記録材料として期待されるPt/Coなどの金属多層膜や、永久磁石材料として期待される侵入型の希土類遷移金属化合物において、結晶磁気異方性は重要な役割を果たしている。近年、この結晶磁気異方性の第一原理計算が盛んに行われ、定量的な理解が進むとともに、より優れた材料の探索に役立てようとする試みがなされ始めている。この解説記事では、結晶磁気異方性の第一原理計算について、筆者らの計算を主に紹介しつつ、その進展の状況を概説する。前半では金属多層膜とY-Co化合物について、遷移金属の3dバンドのスピン軌道相互作用に起因する結晶磁気異方性エネルギーの計算について述べる。後半では、希土類-遷移金属化合物の結晶磁気異方性を決定する希土類サイトの結晶場のパラメーターA
の計算について述べ、B,C,Nなどの侵入原子がAに与える影響について説明する。
山口 正剛; 浅野 攝郎*
Journal of Applied Physics, 79(8), p.5952 - 5954, 1996/04
被引用回数：16 パーセンタイル：62(Physics, Applied)イットリウム(Y)とコバルト(Co)の化合物であるYCo、YCo
、YCo
、Y
の3電子に起因する磁気異方性エネルギーを、スピン軌道相互作用を取り入れたLMTO-ASA法によって計算した。定量的に実験結果を説明することは難しいことがわかったが、YCoの大きな磁気異方性エネルギーをバンド構造の特徴から説明することができた。また、YCo、YCo、YCo
の磁気方性エネルギーの変化も定性的だがバンド構造の違いから説明できることができた。
Schreiber, J.*; Frait, Z.*; Zeidler, Th.*; 目時 直人; Donner, W.*; Zabel, H.*; Pelzl, J.*
Physical Review B, 51(5), p.2920 - 2929, 1995/02
被引用回数：21 パーセンタイル：74.58(Materials Science, Multidisciplinary)最近の我々の研究からCo/Cr超格子におけるCo層はその膜厚の変化に伴って六方晶から体心立方晶に連続的に変化することが明らかになっている。この構造変化がこの磁性金属超格子の磁気的性質にどのような影響を及ぼすかを調べる目的で、磁気光力-効果及び強磁性共鳴の測定を行なった。その結果この超格子は3
遷移金属超格子としては非常に大きな垂直磁気異方性を示すことがわかった。また異方性エネルギーが膜厚の逆数に比例することから、この磁気異方性がCoとCrの界面に起因するものであることが明らかとなった。さらにFMRの測定から得られたg因子の膜厚依存性から軌道モーメントが膜厚が減少する程大きいことがわかり、これは界面でのLSカップリングのメカニズムによって異方性が生じていることを示唆している。この強い界面の効果はCoが体心立方晶に変化し界面で大きなバンド混成効果が生じているためと考えられる。
家田 淳一
no journal, ,
近年、厚さ数原子層からなる強磁性超薄膜の特異なスピン状態に注目が集まっている。強磁性超薄膜の垂直磁気異方性(PMA)の発現とその電界制御の根本メカニズムの解明は、材料開発の指針を得るために重要である。これまでに様々な角度から理論的説明が試みられているが、特に高電界下のPMAの挙動は統一的な理解がまだ得られていない。これまでに提案されたモデルは、以下の3つに大別される。(モデル1)強磁性超薄膜界面へのドーピング効果:強磁性超薄膜界面へのドーピングによってバンドの占有率が変わるため、PMAも変化するというモデル。(モデル2)強磁性超薄膜のバンド分裂効果:高電界下では、強磁性超薄膜のバンドが分裂するために、その変化に伴いPMAも変化するというモデル。(モデル3)強磁性超薄膜界面におけるラシュバ効果:界面のラシュバ効果が強磁性体の交換分裂と競合することでPMAが発現し、ラシュバ効果の電界依存性を通じてPMAが変化するというモデル。本講演では、我々が見いだした第3のモデルについて、ラシュバスピン軌道相互作用と強磁性のストーナー模型に基づいた理論とそのポイントを紹介する。
家田 淳一
no journal, ,
金属等の表面・界面で発生する「ラシュバ効果」が、垂直磁気異方性を導くカラクリを紹介する。また、ラシュバ効果の電界依存性を通じた、磁気異方性の電界制御や、スピン起電力への発展についても触れる。
家田 淳一; Barnes, S. E.*; 前川 禎通
no journal, ,
ラシュバスピン軌道相互作用と単一バンドストーナー模型に基づき、垂直磁気異方性の存在の証明とその電界制御に関する簡便な解析理論を展開する。そこではラシュバスピン軌道磁場と電子相関を反映した交換相互作用の競合が重要となる。この理論によれば、強磁性/非磁性金属界面や強磁性体/絶縁体界面に存在する界面電界
により非常に大きな磁気異方性が生じ、さらに付加的な外部電界
により変調可能であることが示される。この結果、バンド構造のラシュバ分裂は
のように2次関数の依存性をもち、磁気異方性にもその非線形性が反映する。これは、通常考えられていたドーピング効果の線形外部電場依存性と対照的な振る舞いを示している。
家田 淳一
no journal, ,
強磁性/非磁性界面におけるラシュバ効果が界面磁気異方性を導くことを理論的に明らかにする。ラシュバ効果単独では、磁化は界面に平行な配置が安定であるが、強磁性体における交換相互作用と競合することによって面直磁化配置が安定化する場合がある。本講演では、特に単層グラフェンと強磁性界面に発現するラシュバ効果に注目してその磁気異方性への寄与を考察する。
家田 淳一; 前川 禎通
no journal, ,
反転対称性の破れた反強磁性体における磁気異方性を研究する。磁気異方性は、反強磁性秩序パラメータの方向を定める因子であり、その理解と制御は磁気デバイス開発においてあらゆる外部雑音に対する耐性を得る上で大変重要である。また、大きな磁気異方性エネルギーは、強磁性・反強磁性接合における交換バイアスを増強する上でも有利に働くことが知られている。本研究では、反強磁性体の二つの典型的な格子模型を用いてラシュバスピン軌道相互作用RSOと磁気交換相互作用の競合の結果生じる磁気異方性エネルギーを求める。一つ目の模型である大域的RSO模型では、面内磁気異方性から垂直磁気異方性への転移の存在が導かれる。また、もう一方の局所的RSO模型では、常に垂直磁気異方性が導かれる。これは、強磁性体において見いだされたRSO起源の磁気異方性が、空間次元やバンド構造に寄っていたことと対照的である。これらの振る舞いは、反強磁性秩序パラメータの電界による制御等において重要な知見を与える。
家田 淳一; 前川 禎通
no journal, ,
近年、反強磁性体を舞台としたスピントロニクス現象に注目が集まっている。2014年、我々は強磁性体薄膜においてラシュバスピン軌道相互作用が磁気交換相互作用との競合により磁気異方性を生み出すメカニズムを提出した。今回その理論を、ラシュバスピン軌道相互作用を伴う反強磁性体に拡張する。具体的には、2つの副格子に反強磁性的秩序を持つ格子上の最近接間を飛び移る伝導電子スピンが、オンサイトの交換相互作用と、(a)最近接間、または(b)次近接間にそれぞれ同符号と異符号のラシュバ相互作用を感じる2種類の格子模型を対象とする。これらはそれぞれ、反強磁性薄膜と他物質の界面に生じるラシュバ効果、およびCuMnAsなどに代表される反転対称性が局所的に破れた反強磁性体におけるラシュバ効果の模型となっている。各模型に対して、全エネルギーの反強磁性秩序変数の角度依存性を求め、一軸磁気異方性定数の表式を導出する。(a)の模型では、ラシュバ相互作用の増大に伴い、容易面的な異方性から垂直磁気異方性に転移が生じることが示される。一方、(b)の模型では、ラシュバ相互作用は交換相互作用との競合の結果、常に垂直磁気異方性に対して有利に作用することが示される。
家田 淳一
no journal, ,
反転対称性の破れにより磁性薄膜界面にはラシュバスピン軌道相互作用が生じる。このラシュバ効果により磁性薄膜に磁気異方性が導かれることを(反)強磁性薄膜に対応した2次元モデルにより示した。本講演では、モデルを3次元に拡張し、ラシュバ効果起源の磁気異方性が磁性薄膜の厚みにどのように依存するか、磁性薄膜の接する両界面の効果の競合にも注目して理論的に解析する。
家田 淳一; 山本 慧
no journal, ,
磁性体/非磁性体界面に生じる界面スピン軌道相互作用は、磁性体層に新たな磁気異方性をもたらし、非磁性体層の選択や外部電界の印加による磁気特性の制御を可能とする。近年、原子層制御が可能なファンデアワールス(vdW)物質を異種物質に貼り合わせることで、新たな物性や機能を発現する研究が注目を集めている。これまで、光学特性や伝導特性の変調、非従来型超伝導の発現などの報告がなされているが、wdW物質との異種接合による磁性体の制御に関する研究はまだほとんど開拓されていない。そこで本研究では、ゼーマン型と呼ばれるvdW物質特有のスピン軌道相互作用が、隣接する強磁性体に導く磁気異方性を、有効模型に基づく解析により理論的に検討する。具体的な系として、2H結晶多型の遷移金属ダイカルコゲナイドと単純な一様強磁性体の接合系を想定し、そのバンド構造を再現する強束縛模型を用いて磁気異方性エネルギーの計算を行った。本講演では、磁気異方性タイプ(面直・面内)のフェルミ準位依存性、強磁性体層との交換結合定数への依存性の計算例を紹介し、vdW物質による微小磁性体制御の可能性について検討する。
家田 淳一
no journal, ,
反強磁性体でのRashba型垂直磁気異方性について理論的に研究を行った成果を報告する。Rashba型スピン軌道相互作用が誘起する垂直磁気異方性がありうること、非対称ナノ構造磁性体にて効果が増大されることについてモデルを用いて説明し、反強磁性体でも効果が増大されることを議論する。
家田 淳一
no journal, ,
The control of the magnetism of ultra-thin ferromagnetic layers using an electric field would lead to many technologically important applications. To date, while it is usually assumed the changes in the magnetic anisotropy, leading to such a control, arises from surface charge doping of the magnetic layer, a number of key experiments cannot be understood within such a scenario. Much studied is the fact that, for nonmagnetic metals or semiconductors, a large surface electric field gives rise to a Rashba spin-orbit coupling which leads to a spin-splitting of the conduction electrons. Here we develop a simple analytic theory for the existence and electrical control of the magnetic anisotropy based upon the Rashba spin-orbit interaction and the Stoner model of magnetism. We show that the competition between the Rashba spin-orbit fields and the exchange interaction leads to a very large magnetic anisotropy arising from the internal electric fields which exist at, e.g., ferromagnetic/metal and ferromagnetic/oxide insulator interfaces but modified by the addition of an applied electric field. This different path to an electrically induced anisotropy energy can explain the electric field, thickness, and material dependence reported in many experiments. The concept can be extended to noncentrosymmetric antiferromagnets and multilayered van der Waals materials.
