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Observation of topological Hall torque exerted on a domain wall in the ferromagnetic oxide SrRuO$$_3$$

強磁性酸化物SrRuO$$_3$$中の磁壁に作用するトポロジカルホールトルクの観測

山ノ内 道彦*; 荒木 康史  ; 酒井 貴樹*; 植村 哲也*; 太田 裕道*; 家田 淳一  

Yamanouchi, Michihiko*; Araki, Yasufumi; Sakai, Takaki*; Uemura, Tetsuya*; Ota, Hiromichi*; Ieda, Junichi

強磁性ワイル金属SrRuO$$_3$$における、電流によって磁壁に作用する大きな有効磁場$$H_mathrm{eff}$$を報告する。電流密度に対する$$H_mathrm{eff}$$の比率は、非単調な温度依存性を示し、従来のスピン移行トルクおよびスピン軌道トルクの比率を上回っていることが示される。この増強効果は、磁壁に電場が印加されたときに、ワイル点の周りに出現するワイル電子によって磁壁に作用するトポロジカルホールトルク(THT)によってよく説明される。電流密度に対するTHTから生じる$$H_mathrm{eff}$$の比率は、金属系で報告されているスピン移行トルクおよびスピン軌道トルクから生じるものよりも1桁以上高く、THTが スピントロニクスデバイスにおける磁化の操作においてエネルギー効率の良い方法を提供する可能性があることを示している。

In a ferromagnetic Weyl metal SrRuO$$_3$$, a large effective magnetic field $$H_mathrm{eff}$$ exerted on a magnetic domain wall (DW) by current has been reported. We show that the ratio of $$H_mathrm{eff}$$ to current density exhibits nonmonotonic temperature dependence and surpasses those of conventional spin-transfer torques and spin-orbit torques. This enhancement is described well by topological Hall torque (THT), which is exerted on a DW by Weyl electrons emerging around Weyl points when an electric field is applied across the DW. The ratio of the $$H_mathrm{eff}$$ arising from the THT to current density is over one order of magnitude higher than that originating from spin-transfer torques and spin-orbit torques reported in metallic systems, showing that the THT may provide a better way for energy-efficient manipulation of magnetization in spintronics devices.

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