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論文

Novel field-induced quantum phase transition of the kagome-lattice antiferromagnet

坂井 徹; 中野 博生*

Journal of the Korean Physical Society, 63(2), p.601 - 604, 2013/08

 被引用回数:1 パーセンタイル:12.72(Physics, Multidisciplinary)

数値的厳密対角化を42スピンまでのクラスター適用して、カゴメ格子反強磁性体を研究した結果を報告する。この系の磁化過程を研究した結果、飽和磁化の3分の1の点に、磁化ランプと呼ばれる新しい磁場誘起量子相転移を理論的に発見した。また有限サイズスケーリングによる臨界指数の解析により、この磁化ランプは従来から知られている三角格子反強磁性体の磁化プラトーとは全く異なる現象であることが判明した。

論文

$$^{29}$$Si-NMR study of antiferromagnet CeRh$$_2$$Si$$_2$$ using single crystals

酒井 宏典; 徳永 陽; 神戸 振作; 松本 裕司; 松田 達磨; 芳賀 芳範

Journal of the Korean Physical Society, 63(3), p.352 - 355, 2013/08

 被引用回数:3 パーセンタイル:30.06(Physics, Multidisciplinary)

正方晶ThCr$$_2$$Si$$_2$$型結晶構造を持つ反強磁性体CeRh$$_2$$Si$$_2$$のNMR研究を単結晶を用いて行った。磁化率と同じく、ナイトシフトは$$c$$軸方向にイジング型磁気異方性を示した。$$^{29}$$Si核の超微細結合定数を$$a$$軸方向、$$c$$軸方向に対して、ナイトシフトと磁化率のプロットから決定した。

論文

Magnetic phase diagram of UCoAl

松田 達磨; 立岩 尚之; 山本 悦嗣; 芳賀 芳範; 大貫 惇睦; 青木 大*; Flouquet, J.*; Fisk, Z.

Journal of the Korean Physical Society, 63(3), p.575 - 578, 2013/08

 被引用回数:4 パーセンタイル:36.94(Physics, Multidisciplinary)

Heavy fermion UCoAl is known to be a unique system with metamagnetic transition from paramagnetic to ferromagnetic ground state in uranium-based compounds. These kinds of metamagnetism and quantum criticality in strongly correlated electron systems have attracted much attention because of expectation of new quantum phases. Recently, we succeeded to grow a high quality single crystal of UCoAl by the Czochralski pulling method and performed the magnetic measurements. We present the magnetic phase diagram of UCoAl in detail.

論文

Powder neutron diffraction study of HoCoGa$$_{5}$$

小林 理気; 金子 耕士; 脇本 秀一; Chi, S.*; 眞田 直幸*; 綿貫 竜太*; 鈴木 和也*

Journal of the Korean Physical Society, 63(3), p.337 - 340, 2013/08

 被引用回数:3 パーセンタイル:30.06(Physics, Multidisciplinary)

We have studied the magnetic structure of HoCoGa$$_5$$ which shows successive magnetic phase transition at $$T_{N1}$$ = 9.6 K and $$T_{N2}$$ = 7.5 K by using powder neutron diffraction. The data indicates magnetic reflection peaks with propagation vector $$q_L$$ = (1/2 0 0.35) at $$T_{N2} < T < T_{N1}$$ (AFIC phase), and then the propagation vector changes to $$q_{C}$$ = (1/2 0 1/2) below $$T_{N2}$$ (AFC phase). In addition, the temperature dependence of magnetic reflection intensity shows temperature hysteresis at $$T_{N2}$$. These results suggest that the transition at $$T_{N2}$$ is an incommensurate to commensurate first order transition. From our analysis, we have decided that the magnetic structure at 3.5 K is collinear antiferromagnetic one with propagation vector $$q_C$$, and magnitude of magnetic moment is 8.6(2) $$mu_B$$ along the $$c$$-axis. This structure is same as TbCoGa$$_5$$ which is proposed existence of component separated magnetic order due to the competition between magnetic and quadrupolar interactions.

論文

Magnetic property in the ferromagnetic superconductor UGe$$_2$$ at pressures above the ferromagnetic critical pressure

立岩 尚之; 芳賀 芳範; 松田 達磨; 山本 悦嗣; 大貫 惇睦; Fisk, Z.

Journal of the Korean Physical Society, 63(3), p.627 - 631, 2013/08

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

UGe$$_2$$は磁気転移温度54Kの強磁性物質であり、1.0-1.6GPaの強磁性相で超伝導が出現する。1.6GPa以上で強磁性状態が消滅する。本研究では、セラミックアンビルセルを用いた高圧下磁化測定を4.1GPaまで行った。常磁性状態の高圧領域では、磁化率の温度依存に温度$$T_{max}$$近辺で大きな極大が形成されることが明らかにされた。$$T_{max}$$は1.9GPaでは24Kである。加圧とともに増大し、2.6GPaでは32Kとなる。さらに1.6GPa以上の常磁性状態では、磁場を加えるとメタ磁性転移も現れ、その転移磁場$$H_m$$は加圧とともに増大してゆく。これらの現象をスピンの揺らぎ理論を用いて解析した。

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:3 パーセンタイル:30.06(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

Single crystal growth and physical properties of UT$$_2$$Al$$_{20}$$ (T = transition metal)

松本 裕司; 松田 達磨; 立岩 尚之; 山本 悦嗣; 芳賀 芳範; Fisk, Z.

Journal of the Korean Physical Society, 63(3), p.363 - 366, 2013/08

 被引用回数:6 パーセンタイル:47.11(Physics, Multidisciplinary)

We have studied single crystal growth and physical properties of the UT$$_2$$Al$$_{20}$$ system. We have successfully grown UT$$_2$$Al$$_{20}$$ (T = Cr, Ti, W and Mo) using Al self flux and characterized the crystals using electron probe microanalyzer (EPAM) and X-ray diffraction, and measured their magnetic and electric properties. The ground states of UT$$_2$$Al$$_{20}$$ (T = Cr, Mo and W) are Pauli paramagnetic as is likely also in UTi$$_2$$Al$$_{20}$$. The effective masses of UCr$$_2$$Al$$_{20}$$ and UTi$$_2$$Al$$_{20}$$ are only weakly enhanced.

論文

Optical conductivity of antiferromagnetic metallic chromium; Mean-field calculation for the multi-orbital Hubbard model

杉本 高大*; 遠山 貴己*; 兼下 英司*; 筒井 健二

Journal of the Korean Physical Society, 63(3), p.632 - 635, 2013/08

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

クロム金属は代表的な多軌道反強磁性金属である。われわれは多軌道ハバード模型の平均刃近似により整合反強磁性クロムのバンド構造と状態密度を数値的に求め、その結果をもとに光学伝導度を計算した。得られた結果は実験データと対応することがわかり、このことからわれわれの模型化が妥当であることがわかった。

論文

Real-time analysis of the spinmotive force due to domain wall motion

家田 淳一; 前川 禎通; 山根 結太

Journal of the Korean Physical Society, 62(12), p.1802 - 1806, 2013/06

 被引用回数:2 パーセンタイル:22.1(Physics, Multidisciplinary)

スピン起電力は、被一様磁化構造の実時間ダイナミクスを反映する。われわれは、数値シミュレーションを用いて磁壁移動に伴うスピン起電力の実時間解析を行い、磁壁運動の運動状態が非線形な場合においてもスピン起電力のDC成分は外部磁場に比例することを見いだした。外部磁場の強度を増やしていくと、出力起電力にスパイク状の信号が現れる。これは、磁壁内部にある磁気渦コアの生成・消滅現象に対応することを明らかにした。また、出力起電力と外部磁場の比例係数から、スピン分極率が求められる。この手法を用いることでさまざまな物質のスピン分極率を精確に決定することが可能である。

論文

Linear-response theory of the longitudinal spin Seebeck effect

安立 裕人; 前川 禎通

Journal of the Korean Physical Society, 62(12), p.1753 - 1758, 2013/06

 被引用回数:11 パーセンタイル:61.98(Physics, Multidisciplinary)

Spin Seebeck effect refers to a thermal spin injection from a ferromagnet into an attached nonmagnetic metal that occurs over macroscopic scale of several millimeters. The spin Seebeck effect is now established as a universal aspect of ferromagnets since it is observed in a variety of materials ranging from a metallic ferromagnet (NiFe) and semiconducting ferromagnet (GaMnAs) to an insulating magnet (YIG). Here we theoretically discuss the phonon-drag contribution to the spin Seebeck effect. The spin Seebeck effect is driven by nonequilibrium phonons that drag the low-lying spin excitations. This scenario explains simultaneously the local nature of the spin Seebeck effect and the signal enhancement at low temperatures.

論文

Heat and spin

前川 禎通; 安立 裕人

Journal of the Korean Physical Society, 62(12), p.1985 - 1989, 2013/06

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

When metals and semiconductors are placed in a temperature gradient, the electric voltage is generated. This mechanism to convert heat into electric energy, the so-called Seebeck effect, has attracted much attention as the mechanism for utilizing wasted heat energy. The Seebeck effect is due to the entropy carried by the electric current so that it may be enhanced by the internal degrees of freedom of electrons, i.e., spin and orbital. Ferromagnetic insulators are good conductors of spin current, i.e., the flow of electron spins. When they are placed in a temperature gradient, generated is the spin voltage, i.e., spin accumulation. Once the spin voltage is converted into the electric voltage by spin Hall effect in attached metal films such as Pt, the electric voltage is obtained from heat. This is called the spin Seebeck effect. Here, we discuss the Seebeck effect and spin Seebeck effect based on the fluctuation-dissipation theorem and introduce a variety of the devices.

論文

Metal-insulator crossover accompanied by the dual nature of 5$$f$$ electrons with localized and itinerant charancters in $$beta$$-US$$_2$$

目時 直人; 酒井 宏典; 山本 悦嗣; 芳賀 芳範; 松田 達磨; 池田 修悟*

Journal of the Korean Physical Society, 62(12), p.1782 - 1786, 2013/06

 被引用回数:1 パーセンタイル:12.72(Physics, Multidisciplinary)

ナローギャップ半導体$$beta$$-US$$_2$$の磁気励起を中性子散乱によって研究した。5$$f$$電子は低温において強相関的性質によって局在的性格を持ち、7meVに準二重項結晶場励起が観察され、この結果は、過去の磁気的,熱力学的測定から提案された5$$f$$電子2個を伴うU$$^{4+}$$イオンを仮定した場合の結晶場レベルと一致する。昇温によって5$$f$$電子の伝導キャリアが伝導ギャップを越えて励起されることによって伝導性が大幅に回復するが、それに伴って局在的な結晶場励起が弱く、そしてブロードになり、さらに磁気的な準弾性散乱が観察され、5$$f$$電子の性格が局在的から遍歴的に変化することがわかった。

論文

Magnetic and nonmagnetic impurity effect on magnetic orderings of the isosceles-triangular-lattice antiferromagnet CuMnO$$_2$$

寺田 典樹*; 土屋 佳則*; 北澤 英明*; 目時 直人

Journal of the Korean Physical Society, 62(12), p.1905 - 1909, 2013/06

 被引用回数:2 パーセンタイル:22.1(Physics, Multidisciplinary)

フラストレート三角格子反強磁性体CuMnO$$_2$$の不純物効果を中性子回折によって研究した。磁性不純物の場合、Q = (-1/2 1/2 0)となるが、非磁性不純物の場合、Q = (-1/2 1/2 1/2)となり、これはCuMnO$$_2$$と同じである。両者の比較により、それぞれの不純物の役割について考察する。

論文

High-pressure studies of DyB$$_2$$C$$_2$$

山内 宏樹; 長壁 豊隆; 小坂 昌史*; 松岡 英一*; 小野寺 秀也*

Journal of the Korean Physical Society, 62(12), p.2084 - 2087, 2013/06

 被引用回数:1 パーセンタイル:12.72(Physics, Multidisciplinary)

We performed single-crystal neutron diffraction experiments and electrical resistivity measurements under high pressure on DyB$$_2$$C$$_2$$ showing both of the antiferroquadrupolar (AFQ) and antiferromagnetic (AFM) orders. The N$'e$el temperature $$T_N$$ increases gradually with increasing pressure and saturates above 5.2 GPa while the AFQ transition temperature $$T_Q$$ decreases almost monotonically up to 3.13 GPa and seems to merge with $$T_N$$ at around 6-7 GPa. These results indicate that the application of pressure suppresses the AFQ ordering in DyB$$_2$$C$$_2$$ and simultaneously enhances the AFM interaction between 4$$f$$ spins. The suppression of the AFQ ordering can be interpreted as being due to the restriction of the local strain associated with the AFQ transition by applying pressure.

論文

Effects of mechanical rotation and vibration on spin currents

松尾 衛; 家田 淳一; 前川 禎通; 齊藤 英治

Journal of the Korean Physical Society, 62(10), p.1404 - 1409, 2013/05

 被引用回数:4 パーセンタイル:36.94(Physics, Multidisciplinary)

スピントロニクス分野ではスピン流の生成・制御に関する研究が注目されている。近年の微細加工技術の発展により、力学的なスピン制御が重要となっている。われわれは、スピン軌道相互作用のある物質を回転及び並進加速させることによってスピン流の生成・制御が可能であることを理論的に示す。一般共変なDirac方程式の低エネルギー極限により、力学的回転・振動とスピン流の結合を記述する有効理論を導く。また、従来の慣性系で記述されてきたスピントロニクス理論を非慣性系に拡張する、加速系のSU(2)$$times$$U(1)ゲージ理論を構築する。

口頭

Microscopic magnetic hysteresis measurement of amorphous Tb-TM (TM=Fe and Co) thin films by magnetic Compton scattering

安居院 あかね; 海野 哲哉*; 松本 紗也加*; 鈴木 浩輔*; 櫻井 浩*

no journal, , 

本研究では、磁気コンプトン散乱実験によってTb$$_{43}$$Co$$_{57}$$合金膜、Tb$$_{32}$$Fe$$_{55}$$(O$$_{13}$$)合金膜のSSHMを測定し、スピン・軌道,元素別に磁化曲線を見積もることを試みた。試料は、Tb+Coチップをターゲットに用いて高周波スパッタ装置でAl基板上に作製した。この試料のマクロな磁化はSQUIDで測定した。磁気コンプトン散乱測定は、AR-NE1A及びSPring-8-BL08Wにて行った。解析の結果、スピンと軌道の磁化曲線は形状が異なることがわかった。

口頭

Growth of highly uniform graphene for spintronic applications

圓谷 志郎; 松本 吉弘; 大伴 真名歩; Avramov, P.; 楢本 洋*; 境 誠司

no journal, , 

Graphene has attracted wide attention for nanoelectronics and spintronics. In this study, in-situ analysis were performed on the graphene growth in UHV-CVD by exposing the epitaxial Ni(111) thin film to benzene vapor at 873 K. It is shown that the uniform single- and bi-layer graphenes can be synthesized by the control of benzene exposure. Ex-situ micro-Raman analysis on the large area graphene film transformed on a SiO$$_{2}$$ substrate makes it clear that the structural and electrical uniformities can be improved remarkably under the specific exposure conditions at which the growth of the respective graphene layers are completed. The present results demonstrate that the UHV-CVD method enables the growth of highly uniform graphene which would be necessary for controlling the spin transport process as well as realizing a long spin-relaxation length in the graphene-based spintronic devices by optimizing the dosage of precursors and the growth temperature.

口頭

Neutron diffraction study of rare-earth compound Ho$$_5$$Pd$$_2$$ with a large magnetocaloric effect

北澤 英明*; 河村 幸彦*; 寺田 典樹*; 間宮 広明*; 鈴木 博之*; Doenni, A.*; 金子 耕士; 目時 直人; 井川 直樹

no journal, , 

多結晶Ho$$_5$$Pd$$_2$$の中性子回折実験をJRR-3にて行った。100K以下で、k=(0.18, 0.18, 0.18)の秩序ベクトルを伴う磁気ピークを観察した。ピーク線幅は最低温度5Kでも非常に広く、この物質は低温で長波長のモジュレーションを伴った短距離秩序が生じることが明らかとなった。

口頭

Depth-resolved XMCD spectroscopy on single-layer graphene / Ni structure

松本 吉弘; 圓谷 志郎; 大伴 真名歩; Avramov, P.; 楢本 洋*; 雨宮 健太*; 境 誠司

no journal, , 

The graphene-metal interaction is not only of fundamental interest but also of technological importance in view of spintronic applications. For the purpose of clarifying the electronic and magnetic states of graphene / ferromagnetic metal structure, depth-resolved X-ray absorption and X-ray magnetic circular dichroism (XMCD) spectroscopy are performed on the single- and bi-layer graphene /Ni(111) structures. An intense XMCD signal is observed in the C K-edge XMCD spectrum taken under the surface sensitive condition. This indicates that there exists the Ni-induced spin polarization in the $$pi$$-orbitals of graphene even at room temperature. The depth-resolved analysis of the Ni L-edge XMCD spectrum makes clear that the magnetization of Ni is decreased by 20-30% within a few atomic layers from the interface with single-layer graphen, possibly associated with the formation of C-Ni bonds.

口頭

Electronic structure of $$R$$Cu$$_2$$Si$$_2$$ ($$R=$$Yb, Y) studied by soft X-ray angle-resolved photoemission spectroscopy

保井 晃; 藤森 伸一; 川崎 郁斗; 岡根 哲夫; 竹田 幸治; 斎藤 祐児; 山上 浩志; 関山 明*; 摂待 力生*; 松田 達磨; et al.

no journal, , 

In recent years, electronic structure of YbCu$$_2$$Si$$_2$$, which is a classical example of Yb-based valence fluctuation compounds, has been studied by various experimental methods such as quantum oscillation measurement and angle-integrated photoemission spectroscopy (AIPES). However, these results are inconsistent each other. In fact, the band structure calculation which well describes the results of the quantum oscillation measurement cannot explain the AIPES spectrum. In the present study, we have performed the soft X-ray angle-resolved photoemission spectroscopy (ARPES) for YbCu$$_2$$Si$$_2$$ to understand the valence band structure and the Fermi surface (FS) in a unified way. We will discuss its electronic structure by comparing the ARPES spectra with those of YCu$$_2$$Si$$_2$$, which can be regarded as a reference compound for YbCu$$_2$$Si$$_2$$ in the Yb trivalent state.

口頭

Theory of the spin Hall effect in ferromagnetic metals; Nonlinear behaviors around the Curie temperature

Gu, B.; Ziman, T.*; 前川 禎通

no journal, , 

We give a theory of the spin Hall effect in ferromagnetic metals near the Curie temperature. We do this by extending Kondo's theory of the anomalous Hall effect in ferromagnetic metals to include the short range spin-spin correlations. We find a novel relation between the spin Hall effect and a second order nonlinear spin fluctuation in ferromagnetic metals near Curie temperature Tc. In 1962 Kondo gave a relation between the anomalous Hall effect and the first order nonlinear spin fluctuation in pure ferromagnetic metals near Tc. Thus our results show an essential difference between the anomalous and spin Hall effects in terms of the nonlinear spin correlations that are probed. Our theory can be compared to experiments in ferromagnetic alloys near Tc by Y. Otani et al.

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