マルチフェロイック物質HoMnOにおけるスピンカイラリティの観測とその電場変化

Polarized neutron scattering study of spin chirality in multiferroic material HoMnO under electric field

木村 宏之*; 脇本 秀一  ; 西畑 敬介*; 野田 幸男*; 加倉井 和久; 近 圭一郎*

Kimura, Hiroyuki*; Wakimoto, Shuichi; Nishihata, Keisuke*; Noda, Yukio*; Kakurai, Kazuhisa; Kon, Keiichiro*

マルチフェロイック物質は巨大な電気磁気(ME)効果を示すが、その微視的なメカニズムは未だ解明されていない。微視的な電気分極発生メカニズムの一つ「螺旋磁性」由来のモデルがある。われわれは、この螺旋磁気構造が分極を担っているかどうかを検証するため、HoMnO単結晶を用いてスピン偏極中性子回折実験を行って、磁気chiralityが電気分極の出現にどのように関係しているかを調べた。結果、磁気構造のchiral成分による磁気反射が常誘電相であるHT-ICM相では存在せず、強誘電相であるCM相で現れ、さらにLT-ICM相になるとchiral成分が反転することがわかった。強誘電相と磁気chiral相が強く関係することを明らかにした。

Multiferroic materials are known to show gigantic magnetoelectric effects. One of the microscopic models for polarization in such systems is based on spin chirality. We have perfoermed polarized neutron scattering experiments using HoMnO single crystal to study correlation between the spin chirality and ferroelectric polarization. We found that the spin chirality is absent in the high temperature paraelectric HT-ICM phase whereas it appears in the ferroelectric LT-ICM phase. This fact demonstrates a strong coupling between the spin chirality and the ferroelctric polarization.