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論文

Non-reciprocal pumping of surface acoustic waves by spin wave resonance

山本 慧; Yu, W.*; Yu, T.*; Puebla, J.*; Xu, M.*; 前川 禎通*; Bauer, G.*

Journal of the Physical Society of Japan, 89(11), p.113702_1 - 113702_5, 2020/11

 被引用回数:0

We predict that surface acoustic waves are generated preferentially in one direction in a heterostructure of a thin magnetic film on a non-magnetic substrate. The non-reciprocity arises from magneto-elastic coupling and magneto-rotation coupling, the former being dominant for YIG/GGG heterostructures. For YIG films thinner than about 100 nm, the surface acoustic wave amplitude is nearly unidirectional at certain angles of the in-plane equilibrium magnetisation. We compute the full magnetic field dependence of the effect for a selected device.

論文

Slow compression of crystalline ice at low temperature

Bauer, R.*; Tse, J. S.*; 小松 一生*; 町田 真一*; 服部 高典

Nature, 585(7825), p.E9 - E10, 2020/09

 被引用回数:0 パーセンタイル:100(Multidisciplinary Sciences)

氷Ihの100Kでの圧力誘起構造変化を中性子その場観察により調べた。熱力学的安定相への転移を促進するために、長時間をかけてゆっくり加圧した。その結果は、最近Tulk, et.al., Nature 2019らにより報告された、同じ条件での振る舞い(結晶から結晶への逐次晶相転移)とは異なり、1.0GPaで部分的に高密度アモルファス相(HDA)へ、さらに約1.5GPaで氷VII相へと転移することが分かった。また後者の圧力は、これまでのどの報告より低かった。その間の圧力では、結晶氷Ihまたは氷VIIはHDAと共存し、また形成された氷VIIは減圧しても0.1GPaまで安定であった。非常にゆっくりとした加圧はHDA相の中の結晶相の結晶性に大きな影響を与えることがわかる。これまでのすべての研究結果を踏まえ、圧力誘起非晶質化は以下のように説明できる。相転移開始は、氷格子のせん断不安定性によって引き起こされる。同温度圧力で熱力学的に安定相(水素秩序化氷VIII)の代わりに無秩序化した氷VIIが現れるのは、水素無秩序化単一ネットワークから水素秩序化相互貫入結晶ネットワークへの構造変化は、低温下では熱エネルギーが小さいために難しく、そのため水素無秩序化ネットワークがそのまま残される。今回の結果は、低温下で加圧された氷がとる構造は、相転移カイネティクスにコントロールされており、温度に依存することを示す。

論文

$$^{239}$$Pu nuclear magnetic resonance in the candidate topological insulator PuB$$_4$$

Dioguardi, A. P.*; 安岡 弘志*; Thomas, S. M.*; 酒井 宏典; Cary, S. K.*; Kozimor, S. A.*; Albrecht-Schmitt, T. E.*; Choi, H. C.*; Zhu, J.-X.*; Thompson, J. D.*; et al.

Physical Review B, 99(3), p.035104_1 - 035104_6, 2019/01

 被引用回数:0 パーセンタイル:100(Materials Science, Multidisciplinary)

正方晶プルトニウムボロン化合物PuB$$_{4}$$の単結晶、および粉末試料を用いて、$$^{239}$$Pu核核磁気共鳴(NMR)実験を行なった。この化合物は、最近になって強相関電子系のトポロジカル絶縁体候補物質と考えられている。$$^{239}$$Pu核NMRスペクトルは、結晶内Pu位置の局所対称性を反映したものとなっており、NMRシフトとNMR緩和率の温度依存性は、エネルギーギャップをもつ非磁性状態にあることが示唆された。これは、密度汎関数理論計算結果とも矛盾しない。実際に観測された巨視的なギャップ状態は、本化合物がトポロジカル絶縁体候補であることを支持している。

論文

Anisotropy of spin fluctuations in a tetragonal heavy fermion antiferromagnet CeRhAl$$_4$$Si$$_2$$

酒井 宏典; 服部 泰佑; 徳永 陽; 神戸 振作; Ghimire, N. J.*; Ronning, F.*; Bauer, E. D.*; Thompson, J. D.*

Journal of Physics; Conference Series, 868(1), p.012012_1 - 012012_5, 2017/07

 被引用回数:1 パーセンタイル:35.74

単結晶CeRhAl$$_4$$Si$$_2$$において、$$^{27}$$Al核磁気共鳴(NMR)実験を行った。常磁性状態において、ナイトシフト、四重極周波数、電場勾配の非対称パラメータを求め、超微細結合定数も決定した。緩和率は、高温において4$$f$$電子が局在していることを示唆しており、低温NMRスペクトル解析から、この系の反強磁性磁気構造について議論する。

論文

Local moments in the heterogeneous electronic state of Cd-substituted CeCoIn$$_5$$; NQR relaxation rates

酒井 宏典; Ronning, F.*; 服部 高典; 徳永 陽; 神戸 振作; Zhu, J.-X.*; Wakeham, N.*; 安岡 弘志; Bauer, E. D.*; Thompson, J. D.*

Journal of Physics; Conference Series, 807(3), p.032001_1 - 032001_6, 2017/04

 被引用回数:0 パーセンタイル:100

量子臨界金属CeCoIn$$_5$$のInを少量のCdで置換した時の電子状態を核四重極共鳴(NQR)を用いて調べた。およそ半分のCd置換子周りで局所的にCeの局在モーメントが発生することを、縦緩和率$$1/T_1$$のサイト依存性から明らかにした。横緩和率$$T_{rm 2G}$$の測定も行い、局在スピン周りでは、$$T_1T/T_{rm 2G}^2$$が温度$$T$$に比例し、一方、置換子から離れたところでは、$$T_1T/T_{rm 2G}^2propto T^{0.7}$$となっており、純CeCoIn$$_5$$$$T^{0.75}$$に近く、バルクの電子状態は量子臨界状態のままである。

論文

Magnon polarons in the spin Seebeck effect

吉川 貴史*; Shen, K.*; Flebus, B.*; Duine, R. A.*; 内田 健一*; Qiu, Z.*; Bauer, G. E. W.*; 齊藤 英治

Physical Review Letters, 117(20), p.207203_1 - 207203_6, 2016/11

 被引用回数:62 パーセンタイル:3.85(Physics, Multidisciplinary)

Sharp structures in the magnetic field-dependent spin Seebeck effect (SSE) voltages of Pt/Y$$_{3}$$Fe$$_{5}$$O$$_{12}$$ at low temperatures are attributed to the magnon-phonon interaction. Experimental results are well reproduced by a Boltzmann theory that includes magnetoelastic coupling. The SSE anomalies coincide with magnetic fields tuned to the threshold of magnon-polaron formation. The effect gives insight into the relative quality of the lattice and magnetization dynamics.

論文

Observation of temperature-gradient-induced magnetization

Hou, D.*; Qiu, Z.*; 井口 亮*; 佐藤 浩司*; Vehstedt, E. K.*; 内田 健一*; Bauer, G. E. W.*; 齊藤 英治

Nature Communications (Internet), 7, p.12265_1 - 12265_6, 2016/07

 被引用回数:10 パーセンタイル:30.08(Multidisciplinary Sciences)

Applying magnetic fields has been the method of choice to magnetize non-magnetic materials, but they are difficult to focus. The magneto-electric effect and voltage-induced magnetization generate magnetization by applied electric fields, but only in special compounds or heterostructures. Here we demonstrate that a simple metal such as gold can be magnetized by a temperature gradient or magnetic resonance when in contact with a magnetic insulator by observing an anomalous Hall-like effect, which directly proves the breakdown of time-reversal symmetry. Such Hall measurements give experimental access to the spectral spin Hall conductance of the host metal, which is closely related to other spin caloritronics phenomena such as the spin Nernst effect and serves as a reference for theoretical calculation.

論文

Theory of spin Hall magnetoresistance (SMR) and related phenomena

Chen, Y.-T.*; 高橋 三郎*; 中山 裕康*; Althammer, M.*; Goennenwein, S. T. B.*; 齊藤 英治; Bauer, G. E. W.*

Journal of Physics; Condensed Matter, 28(10), p.103004_1 - 103004_15, 2016/03

 被引用回数:48 パーセンタイル:35.04(Physics, Condensed Matter)

スピンホール効果によってスピン流が発生する金属と磁性絶縁体との二重層におけるいわゆるスピンホール磁気抵抗(SMR)を概観する。関連する角運動量が強磁性層に伝達され、それにより電気抵抗が印加電流と磁化方向との間の角度によって変調される。SMRは、絶縁体の磁化方向とスピン伝達トルクを非侵入的に測定するための便利なツールを提供する。SMR、すなわちスピン拡散理論および量子力学的境界条件を計算するための最小の理論的手段を紹介する。これは、実験に適合させることができる少数のパラメータを導出する。理論の限界と、強磁性近接効果やRashbaスピン軌道トルクなどの代替メカニズムについて議論し、新しい展開を指摘する。

論文

Origin of the spin Seebeck effect in compensated ferrimagnets

Gepr$"a$gs, S.*; Kehlberger, A.*; Coletta, F.*; Qiu, Z.*; Guo, E.-J.*; Schulz, T.*; Mix, C.*; Meyer, S.*; Kamra, A.*; Althammer, M.*; et al.

Nature Communications (Internet), 7, p.10452_1 - 10452_6, 2016/02

 被引用回数:80 パーセンタイル:2.93(Multidisciplinary Sciences)

Magnons are the elementary excitations of a magnetically ordered system. Here, we show that the spin Seebeck effect is sensitive to the complexities of the magnon spectrum. The spin Seebeck effect is caused by a thermally excited spin dynamics that is converted to a voltage by the inverse spin Hall effect at the interface to a heavy metal contact. By investigating the temperature dependence of the spin Seebeck effect in the ferrimagnet gadlinium iron garnet, with a magnetic compensation point near room temperature, we demonstrate that high-energy exchange magnons play a key role in the spin Seebeck effect.

論文

Incommensurate to commensurate antiferromagnetism in CeRhAl$$_4$$Si$$_2$$; An $$^{27}$$Al NMR study

酒井 宏典; 服部 泰佑; 徳永 陽; 神戸 振作; Ghimire, N. J.*; Ronning, F.*; Bauer, E. D.*; Thompson, J. D.*

Physical Review B, 93(1), p.014402_1 - 014402_9, 2016/01

 被引用回数:1 パーセンタイル:91.77(Materials Science, Multidisciplinary)

反強磁性近藤格子系CeRhAl$$_4$$Si$$_2$$の単結晶を用いて、$$^{27}$$Al核核磁気共鳴(NMR)実験を行った。この化合物は、ゼロ磁場で$$T_{rm N1}$$=14 Kと$$T_{rm N2}$$=9 Kで反強磁性転移をする。常磁性状態において、斜方対称をもつAlサイトのナイトシフト、四重極周波数、非対称パラメーターを決定した。移行超微細結合定数も決定した。$$T_{rm N2}$$以下の反強磁性秩序が格子整合していること、$$T_{rm N2}$$以上、$$T_{rm N1}$$以下の反強磁性は非整合であることを示した。スピン格子緩和率の温度依存性から、$$T_{rm N1}$$以上で、4f電子が局在的になっていることも示した。

論文

Microscopic investigation of electronic inhomogeneity induced by substitutions in a quantum critical metal CeCoIn$$_5$$

酒井 宏典; Ronning, F.*; Zhu, J.-X.*; Wakeham, N.*; 安岡 弘志; 徳永 陽; 神戸 振作; Bauer, E. D.*; Thompson, J. D.*

Physical Review B, 92(12), p.121105_1 - 121105_5, 2015/09

 被引用回数:13 パーセンタイル:37.77(Materials Science, Multidisciplinary)

核四重極共鳴(NQR)法を用いて、SnやCdを置換した量子臨界金属CeCoIn$$_5$$について微視的研究を行った。その結果、両置換子によって誘起される局所的電子状態は、かなり異なっていることが分かった。この知見は、一般的に置換系で見られる系毎に異なる非フェルミ液体的挙動を統一的に説明することに役立つかも知れない。

論文

Cluster-transfer reactions with radioactive beams; A Spectroscopic tool for neutron-rich nuclei

Bottoni, S.*; Leoni, S.*; Fornal, B.*; Raabe, R.*; Rusek, K.*; Benzoni, G.*; Bracco, A.*; Crespi, F. C. L.*; Morales, A. I.*; Bednarczyk, P.*; et al.

Physical Review C, 92(2), p.024322_1 - 024322_8, 2015/08

 被引用回数:14 パーセンタイル:21.8(Physics, Nuclear)

An exploratory experiment was performed at REX-ISOLDE CERN to test the potential of cluster-transfer reactions at the Coulomb barrier as a mechanism to explore the structure of exotic neutron-rich nuclei. The transfer of triton and alpha particles in a reaction of a beam of $$^{98}$$Rb onto a $$^7$$Li target were studied through particle-$$gamma$$ coincidence measurements. The results indicate that such cluster transfer reactions can be an efficient method to investigate the structure of neutron-rich nuclei at medium-high excitation energies and spins.

論文

Sign of inverse spin Hall voltages generated by ferromagnetic resonance and temperature gradients in yttrium iron garnet platinum bilayers

Schreier, M.*; Bauer, G. E. W.*; Vasyuchka, V.*; Flipse, J.*; 内田 健一*; Lotze, J.*; Lauer, V.*; Chumak, A.*; Serga, A.*; 大門 俊介*; et al.

Journal of Physics D; Applied Physics, 48(2), p.025001_1 - 025001_5, 2015/01

 被引用回数:43 パーセンタイル:9.5(Physics, Applied)

We carried out a concerted effort to determine the absolute sign of the inverse spin Hall effect voltage generated by spin currents injected into a normal metal. We focus on yttrium iron garnet (YIG)|platinum bilayers at room temperature, generating spin currents by microwaves and temperature gradients. We find consistent results for different samples and measurement setups that agree with theory. We suggest a right-hand-rule to define a positive spin Hall angle corresponding to the voltage expected for the simple case of scattering of free electrons from repulsive Coulomb charges.

論文

Emergent antiferromagnetism out of the "hidden-order" state in URu$$_2$$Si$$_2$$; High magnetic field nuclear magnetic resonance to 40 T

酒井 宏典; Urbano, R. R.*; 徳永 陽; 神戸 振作; 鈴木 通人; Kuhns, P. L.*; Reyes, A. P.*; Tobash, P. H.*; Ronning, F.*; Bauer, E. D.*; et al.

Physical Review Letters, 112(23), p.236401_1 - 236401_5, 2014/06

 被引用回数:7 パーセンタイル:43.92(Physics, Multidisciplinary)

$$^{29}$$Si核を完全濃縮したURu$$_2$$Si$$_2$$単結晶を用いて、$$^{29}$$Si核核磁気共鳴(NMR)を行い、「隠れた秩序」(HO)状態と隣接する磁気相について微視的に調べた。極低温0.4Kで、HO相内22T付近にNMRシフトの異常が見られ、この磁場でフェルミ面不安定性があることを確認した。さらに、磁場をかけるとNMRシフトは顕著に増大し、臨界磁場$$H_csim$$35.6TのHO相の終焉と共にNMR信号は突然消失した。しかし、$$H_c$$以上の温度4.2Kで、HO相に隣接する磁気相のNMRスペクトルを測定できた。このスペクトル形状は、この磁気相の構造がイジング異方性をもつウランの磁気モーメントが並んだものによることを示している。

論文

Microscopic properties of the heavy-fermion superconductor PuCoIn$$_5$$ explored by nuclear quadrupole resonance

Koutroulakis, G.*; 安岡 弘志; 中堂 博之; Tobash, P. H.*; Mitchell, J. N.*; Bauer, E. D.*; Thompson, J. D.*

New Journal of Physics (Internet), 16, p.053019_1 - 053019_12, 2014/05

 被引用回数:6 パーセンタイル:47.83(Physics, Multidisciplinary)

重い電子系超伝導体PuCoIn$$_5$$において、0.29K $$leq Tleq$$75Kの温度領域で$$^{115}$$In核四重極共鳴(NQR)測定を行ったので報告する。結晶学的に異なるInサイトのNQRパラメーターを決定し、その温度依存性を調べた。超伝導転移温度以下においてNQR周波数が温度に比例してシフトすることを明らかにし、これは複合対形成模型からの予想と一致する。核スピン格子緩和率$$T_1^{-1}(T)$$$$T_c simeq $$2.3Kで超伝導転移を示し、$$T_c$$近傍においてab面内の異方的揺らぎが大きな強結合系超伝導であることを示している。$$T_1^{-1}$$の解析はPuCoIn$$_5$$は強結合系d波超伝導体であることを示している。

論文

Low-velocity transient-field technique with radioactive ion beams; $$g$$ factor of the first excited $$2^+$$ state in $$^{72}$$Zn

Illana, A.*; Jungclaus, A.*; Orlandi, R.; Perea, A.*; Bauer, C.*; Briz, J. A.*; Egido, J. L.*; Gernh$"a$user, R.*; Leske, J.*; M$"u$cher, D.*; et al.

Physical Review C, 89(5), p.054316_1 - 054316_11, 2014/05

 被引用回数:9 パーセンタイル:37.49(Physics, Nuclear)

The $$g$$ factor of the first excited state in $$^{72}$$Zn was measured using the transient-field technique in combination with Coulomb excitation. The experiment was ran at REX-ISOLDE, CERN, and the $$gamma$$-ray perturbed angular correlations were measured using 4 triple Germanium clusters of the Miniball array. The experimental result $$g$$(2$$_1^{+}$$) = +0.47(14) is significant to establish the structure of the Zn isotopes near N=40. Comparison with shell-model calculations reveal that to reproduce the measured energies and B(E2) of the Zn isotopes around N=40, both the the proton excitations from the $$f_{7/2}$$ orbit and neutron excitations into the $$g_{9/2}$$ and $$d_{5/2}$$ orbits are essential. Furthermore, beyond-mean-field calculations reveal the need to include the triaxial degree of freedom.

論文

Coexistence of antiferromagnetism with superconductivity in CePt$$_2$$In$$_7$$; Microscopic phase diagram determined by $$^{115}$$In NMR and NQR

酒井 宏典; 徳永 陽; 神戸 振作; Ronning, F.*; Bauer, E. D.*; Thompson, J. D.*

Physical Review Letters, 112(20), p.206401_1 - 206401_5, 2014/05

 被引用回数:13 パーセンタイル:29.23(Physics, Multidisciplinary)

常圧で重い電子系反強磁性体であるCePt$$_{2}$$In$$_{7}$$ ($$T_{rm N}$$=5.2K)の$$^{115}$$In核-核磁気共鳴(NMR)及び核四重極共鳴(NQR)測定を圧力下において行った。Ce $$4f$$電子の反強磁性状態は約2.4GPaのところで、局在的から遍歴的な性質を示すようになり、超伝導が観測されるようになる。さらに加圧すると、3.4GPaのところで、反強磁性秩序は完全に抑制され、NMR緩和率は超伝導転移温度において、通常よりも鋭く、一次転移的に減少を示した。

論文

Weak itinerant antiferromagnetism in PuIn$$_3$$ explored using $$^{115}$$In nuclear quadrupole resonance

中堂 博之; Koutroulakis, G.*; 安岡 弘志; Bauer, E. D.*; Tobash, P. H.*; Mitchell, J. N.*; Thompson, J. D.*

Journal of Physics; Condensed Matter, 26(3), p.036001_1 - 036001_5, 2014/01

 被引用回数:4 パーセンタイル:75.11(Physics, Condensed Matter)

PuIn$$_3$$における$$^{115}$$In NQR測定の結果について報告する。$$^{115}$$Inの核スピン$$I$$=9/2に期待される4本のNQR共鳴線のうちの3本の共鳴線を観測した。20Kにおいて、それらの共鳴線は等間隔であり、そこからNQR周波数$$nu_{rm Q}=10.45$$MHzと電場勾配の非対称パラメータの$$eta=0$$が導かれた。14Kにおいて、NQR共鳴線の形状と核スピン緩和率1/$$T_1$$は反強磁性転移により変化を生じる。14K以下において、NQRスペクトルより見積もられた内部交番磁化$$M_{rm Q}(T)$$と1/$$T_1$$の温度依存性はスピン揺らぎのSCR理論によりよく説明される。さらに、$$T_1T$$$$M_{rm Q}(T)/M_{rm Q}(0)$$はSCR理論から予言される通りに比例している。これらの結果はPuIn$$_3$$が弱い反強磁性体、すなわち有限温度において反強磁性波数近傍のスピン揺らぎが物性を支配している証拠である。

論文

Shubnikov-de Haas oscillation in PuIn$$_3$$

芳賀 芳範; Bauer, E. D.*; Tobash, P. H.*; Mitchell, J. N.*; Ayala-Valenzuela, O.*; McDonald, R. D.*; Mielke, C. H.*; Fisk, Z.

Journal of the Korean Physical Society, 63(3), p.380 - 382, 2013/08

 被引用回数:2 パーセンタイル:76.54(Physics, Multidisciplinary)

Fermi surface of PuIn$$_3$$ is investigated using a flux-grown single crystals. Shubnikov-de Haas (SdH) oscillations were detected by means of the skin-depth measurement using a proximity-detector- oscillator circuit. Angular dependence of the SdH frequency which corresponds to the extremal cross-sectional area of Fermi surface agrees well with the previous magnetic susceptibility measurement using conventional field-modulation method. The SdH oscillation suddenly vanishes when the magnetic field is tilted from the cubic [111] direction.

論文

Quantitative study of the spin Hall magnetoresistance in ferromagnetic insulator/normal metal hybrids

Althammer, M.*; Meyer, S.*; 中山 裕康*; Schreier, M.*; Altmannshofer, S.*; Weiler, M.*; Huebl, H.*; Gepr$"a$gs, S.*; Opel, M.*; Gross, R.*; et al.

Physical Review B, 87(22), p.224401_1 - 224401_15, 2013/06

 被引用回数:295 パーセンタイル:0.6(Materials Science, Multidisciplinary)

強磁性絶縁体/Ptと強磁性絶縁体/常磁性金属/Pt複合素子において、スピンHall磁気抵抗効果の定量測定を行った。強磁性絶縁体にはイットリウム鉄ガーネット,ニッケルフェライト,マグネタイトを用い、常磁性中間層には銅、金を用いた。以上により、薄い中間層にかかわらず、Pt層のスピンHall効果と逆スピンHall効果の複合によって強磁性層の磁化方向に依存した磁気抵抗効果が生じるというスピンHall磁気抵抗効果の理論の正当性が実験的に確認された。スピンHall磁気抵抗効果の理論を援用することで、4$$times10^{14}Omega^{-1}$$m$$^{-2}$$のスピンミキシングコンダクタンスを持つサンプルに対して、PtのスピンHall角とスピン拡散長がそれぞれ、$$0.11pm0.08, 1.5pm0.5$$nmと得られた。

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