Ferrimagnetic structure in the high-pressure phase of -Mn
-Mnの高圧下におけるフェリ磁性
荒木 新吾*; 岩本 凱成*; 秋葉 和人*; 小林 達生*; 宗像 孝司*; 金子 耕士 ; 長壁 豊隆
Araki, Shingo*; Iwamoto, Kaisei*; Akiba, Kazuto*; Kobayashi, Tatsuo*; Munakata, Koji*; Kaneko, Koji; Osakabe, Toyotaka
-Mn相は、自発磁化が0.02/Mnと比較的小さいにもかかわらず、圧力誘起弱強磁性(WFM)状態で大きな異常ホール効果(AHE)を示す。このAHEの背後にある根本的な機構を理解するために、2.0GPaの圧力下で単結晶中性子回折測定を行い、WFM相の磁気構造を決定した。I、II、III-1、IV-1位置のMnは、ほぼコリニアーな磁気モーメントが[001]方向に揃ったフェリ磁性構造を持つことを見出した。一方で、III-2とIV-2位置のMnの微小な磁気モーメントは(001)面内を向いている。この磁気構造で計算したネットの磁気モーメントの大きさ(-0.0200.005)/Mn原子)は、実験で決定された自発磁化と非常によく一致する。 = (0, 0, 0)での磁気反射の観測は、AHEの出現の重要な条件を満たしている。
The -Mn phase exhibits a large anomalous Hall effect (AHE) in its pressure-induced weak ferromagnetic (WFM) state, despite its relatively small spontaneous magnetization of 0.02 /Mn. To understand the underlying mechanism behind this AHE, we performed single crystal neutron diffraction measurements at 2.0 GPa to determine the magnetic structure of the WFM phase. Our investigation reveals a ferrimagnetic structure characterized by nearly collinear magnetic moments aligned along the [001] direction at sites I, II, III-1, and IV-1. In contrast, the small moments at sites III-2 and IV-2 lie within the (001) plane. The calculated net magnetization of this magnetic structure, (-0.0200.005)/Mn atom, is in excellent agreement with the experimentally determined spontaneous magnetization. The observation of a magnetic reflection at = (0, 0, 0) satisfies a key condition for the emergence of the AHE.