Local magnetic field and positive muon diffusion in yttrium iron garnet

イットリウム鉄ガーネットにおける局所磁場とミュオン拡散

伊藤 孝   ; 髭本 亘  ; Luetkens, H.*

Ito, Takashi; Higemoto, Wataru; Luetkens, H.*

イットリウム鉄ガーネット(YIG)に温度勾配を印加すると、スピンゼーベック効果によりスピン流が生じる。YIGは磁性絶縁体であるため、このスピン流を担うのはスピン波であると考えられている。我々は、このスピン波スピン流の生成を微視的な観点から検証するため、ミュオンスピン緩和法による測定をJ-PARC及びPSIにおいて行った。予備実験として、YIG単結晶試料に温度勾配を加えずに測定を行ったところ、150ケルビン以下においてミュオンはYIGの格子間隙位置に静止していることがわかった。この格子間ミュオンは、磁気秩序に伴う静的内部磁場とともにスピン波励起に伴う揺動磁場を感じてスピン緩和することが明らかになった。我々は、このスピン緩和に対する温度勾配の影響を調べる実験を計画しており、専用の実験装置を組み上げた。装置の詳細と実験計画について議論する。

SR experiments on yttrium iron garnet (YIG) single crystals under applied temperature gradient were planned to investigate thermally perturbed magnetization dynamics in YIG, which carries a spin current. A feasibility SR study was performed in the D1 area, J-PARC MUSE using YIG single crystals without applied temperature gradient. Conventional pulsed SR measurements were carried out under a longitudinal magnetic field of 0.1 T to align the direction of magnetic domains in YIG. The longitudinal relaxation rate was obtained as a function of temperature below 300 K. No significant temperature variation was found below 150 K, ensuring that the implanted muons are stationary at low temperatures. In the presentation, we described the temperature-gradient experiment in preparation as well as details of the feasibility SR study.