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論文

Effects of Fe doping on anomalous specific heat and XAFS oscillation in antiferromagnetic metal Mn$$_3$$Si

平賀 晴弘*; 大山 研司*; 小坂 昌史*; 松村 大樹

AIP Advances (Internet), 8(10), p.101424_1 - 101424_5, 2018/10

The specific heat of Mn$$_{3-x}$$Fe$$_x$$Si was measured over a wide temperature range. Aside from the lattice and electronic specific heat components, another component had a significant contribution to the specific heat at low temperatures in the case of $$x$$ = 0.2; however, its contribution decreased when $$x$$ = 1.0. It is observed that the net component was retained at temperatures significantly higher than $$T_N$$ for both $$x$$. The XAFS spectra of the Mn $$K$$-edge for $$x$$ = 0 not only indicated a smooth structure near the edge, but also an unusually small amplitude in the extended high energy region; however, these features disappeared with Fe doping. The specific heat and XAFS data were discussed interms of the charge degree of freedom or electronic inhomogeneity.

論文

反強磁性ナノ構造におけるスピントルクと電圧生成

山根 結太*; 家田 淳一

まぐね, 13(5), p.235 - 241, 2018/10

We overview the recent theoretical development on spin-transfer torque in antiferromagnetic nanostructures and related subjects. As antiferromagnetic materials are generating more attention lately due to their potential to play pivotal roles in spintronics applications, demands are rising for reliable methods to control and detect antiferromagnetic textures and their dynamics. While antiferromagnets are largely insensitive to external magnetic fields in general, electrical means are proving to be capable of offering promising ways to access the antiferromagnetic dynamics. We discuss in this article the possibility of manipulation and observation of dynamical antiferromagnetic textures by electrical current and voltage.

論文

Magnetic anisotropy by Rashba spin-orbit coupling in antiferromagnetic thin films

家田 淳一; Barnes, S. E.*; 前川 禎通

Journal of the Physical Society of Japan, 87(5), p.053703_1 - 053703_4, 2018/05

 被引用回数:1 パーセンタイル:49.95(Physics, Multidisciplinary)

Magnetic anisotropy in an antiferromagnet (AFM) with inversion symmetry breaking (ISB) is investigated. The magnetic anisotropy energy (MAE) resulting from the Rashba spin-orbit and $$s$$-$$d$$ type exchange interactions is determined for two different models of AFMs. The global ISB model, representing the effect of a surface, an interface, or a gating electric field, results in an easy-plane magnetic anisotropy. In contrast, for a local ISB model, i.e., for a noncentrosymmetric AFM, perpendicular magnetic anisotropy (PMA) arises. Both results differ from the ferromagnetic case, in which the result for PMA depends on the band structure and dimensionality. These MAE contributions play a key role in determining the direction of the N$'{e}$el order parameter in antiferromagnetic nanostructures, and reflect the possibility of electrical-field control of the N$'{e}$el vector.

論文

Mn$$_{2}$$VAl Heusler alloy thin films; Appearance of antiferromagnetism and exchange bias in a layered structure with Fe

土屋 朋生*; 小林 亮太*; 窪田 崇秀*; 斉藤 耕太郎*; 小野 寛太*; 大原 高志; 中尾 朗子*; 高梨 弘毅*

Journal of Physics D; Applied Physics, 51(6), p.065001_1 - 065001_7, 2018/02

 被引用回数:1 パーセンタイル:100(Physics, Applied)

Mn$$_{2}$$VAl Heusler alloy films were epitaxially grown on MgO(100) single-crystal substrates by ultra-high-vacuum magnetron sputtering. A2- and L21-type Mn$$_{2}$$VAl order was controlled by the deposition temperature. A2-type Mn$$_{2}$$VAl films showed no spontaneous magnetization, while L21-type Mn$$_{2}$$VAl films showed ferrimagnetic behaviour with a maximum saturation magnetization of 220 emu/cm$$^{3}$$ at room temperature (RT). An antiferromagnetic reflection was observed with neutron diffraction at RT for an A2-type Mn$$_{2}$$VAl film deposited at 400$$^{circ}$$C. A bilayer sample of the antiferromagnetic A2-type Mn$$_{2}$$VAl and Fe showed an exchange bias of 120 Oe at 10 K.

論文

Structure of the magnetic excitations in the spin-1/2 triangular-lattice Heisenberg antiferromagnet Ba$$_{3}$$CoSb$$_{2}$$O$$_{9}$$

伊藤 沙也*; 栗田 伸之*; 田中 秀数*; 河村 聖子; 中島 健次; 伊藤 晋一*; 桑原 慶太郎*; 加倉井 和久*

Nature Communications (Internet), 8, p.235_1 - 235_6, 2017/08

 被引用回数:11 パーセンタイル:19.69(Multidisciplinary Sciences)

A spin-1/2 triangular-lattice Heisenberg antiferromagnet (TLHAF) is a prototypical frustrated quantum magnet, which exhibits remarkable quantum many-body effects that arise from the synergy between spin frustration and quantum fluctuation. The ground-state properties of a spin-1/2 TLHAF are theoretically well understood. However, magnetic excitations are less well understood and the theoretical consensus is limited. The experimental study of the magnetic excitations in spin-1/2 TLHAFs has also been limited. Here we show the whole picture of magnetic excitations in the spin-1/2 TLHAF Ba$$_{3}$$CoSb$$_{2}$$O$$_{9}$$ investigated by inelastic neutron scattering. Significantly different from the theory, the excitation spectra have a three-stage energy structure. The lowest first stage is composed of dispersion branches of single-magnon excitations. The second and third stages are dispersive continua accompanied by columnar continuum extending above 10 meV, which is six times larger than the exchange interaction J=1.67 meV. Our results indicate the necessity of a new theoretical framework.

論文

Magnetoresistance and Hall effect of antiferromagnetic uranium compound URhIn$$_5$$

芳賀 芳範; 松本 裕司*; Pospisil, J.; 立岩 尚之; 山本 悦嗣; 山村 朝雄*; Fisk, Z.*

Journal of Physics; Conference Series, 807(1), p.012015_1 - 012015_4, 2017/04

Transport characteristics of an antiferromagnetic uranium compound URhIn$$_5$$ are studied. The antiferromagnetic transition leads to a formation of a gap on the Fermi surface as demonstrated by a hump in the resistivity behavior as a function of temperature. Hall effect, magnetoresistance and de Haas-van Alphen study consistently demonstrate a small carrier concentration in the antiferromagnetic state suggesting that majority of the Fermi surface vanishes.

論文

Spin-transfer torques in antiferromagnetic textures; Efficiency and quantification method

山根 結太*; 家田 淳一; Sinova, J.*

Physical Review B, 94(5), p.054409_1 - 054409_8, 2016/08

AA2016-0164.pdf:0.5MB

 被引用回数:10 パーセンタイル:27.32(Materials Science, Multidisciplinary)

反強磁性体におけるスピントランスファートルクの理論を定式化し、交換相互作用エネルギーが磁気副格子間の電子ダイナミクスの運動エネルギーに対して大きい場合と小さい場合の両者を取り扱う。本理論により、反強磁性体におけるスピントランスファートルクの効率が明確に定義された物質パラメータを用いて自然に導入される。この結果、電流は交換相互作用が相対的に大きな場合は反強磁性秩序関数と、逆に小さな場合は副格子傾斜磁化と、それぞれより強く結合することが判明した。またこの効果は、電流存在下での反強磁性スピン波分散関係の解析により定量化できる。特に、交換相互作用が相対的に大きな極限では、スピン波のドップラー効果が常に生じるのに対し、その逆の極限では副格子傾斜磁化が顕著となるようなモードにおいてのみ電流に対する応答が生じる。これらの知見は、入れ子構造や層状構造など様々な副格子構造をもつ反強磁性体におけるスピントランスファートルクの理解と設計に対する枠組みを与える。

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:88.02(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

Exotic field induced quantum phase transition of the kagome lattice antiferromagnet

坂井 徹; 中野 博生*

Physics Procedia, 75, p.821 - 828, 2015/12

 パーセンタイル:100

S=1/2カゴメ格子反強磁性体の磁化過程について42スピン系までの数値対角化により研究した。臨界指数の解析により、3分の1磁化プラトーのような振る舞いは、従来知られるものとは異なるものであることが示された。それは、低磁場側では微分磁化が無限大になるのに対し、高磁場側ではゼロになるというものである。さらに本研究では、歪んだカゴメ格子反強磁性体が3分の1磁化プラトーを示すことを確認した。

論文

Magnetic field dependence of the canted spin moment around the interface between ferromagnetic Ni and antiferromagnetic FeMn revealed by the polarized neutron reflectivity

雨宮 健太*; 酒巻 真粧子*; 水沢 まり*; 武田 全康

JPS Conference Proceedings (Internet), 8, p.034004_1 - 034004_6, 2015/09

The canted magnetic moment around the interface between ferromagnetic Ni and antiferromagnetic FeMn films is observed, and its dependence on the in-plane magnetic field is revealed by means of the polarized neutron reflectivity. The Ni magnetic moment at the interface to the FeMn film is suggested to be canted to the in-plane direction, while that in the inner Ni layers remains rather perpendicular to the film at weak magnetic fields. The interface moment easily rotates to the in-plane direction as increasing the magnetic field, and finally the inner layer moment also aligns in the in-plane direction at higher magnetic fields.

論文

Instability of a ferrimagnetic state of a frustrated S=1/2 Heisenberg antiferromagnet in two dimensions

中野 博生*; 坂井 徹

Japanese Journal of Applied Physics, 54(3), p.030305_1 - 030305_4, 2015/03

 被引用回数:9 パーセンタイル:40.32(Physics, Applied)

フェライトの磁性の基礎を与えるフェリ磁性の不安定性を明らかにするため、フラストレーションのあるS=1/2二次元ハイゼンベルグ反強磁性体について数値対角化により研究した。その結果、弱いフラストレーションにおいてフェリ磁性状態が自発磁化をもたらすことがわかった。

論文

Anomalous magnetic correlations in heavy fermion Pauli paramagnet UIr$$_3$$B$$_2$$; $$^{11}$$B NMR study

藤本 達也; 酒井 宏典; 徳永 陽; 神戸 振作; Walstedt, R. E.; 池田 修悟; 松田 達磨; 芳賀 芳範; 大貫 惇睦

Physica B; Condensed Matter, 378-380, p.997 - 998, 2006/05

 パーセンタイル:100(Physics, Condensed Matter)

UIr$$_3$$B$$_2$$の電子相関を明らかにするため、われわれは純良単結晶を用いた$$^{11}$$B原子核のFourier変換NMRを行った。Knightシフト及び核スピン-格子緩和時間の解析から、$$T^{*} simeq 50$$K以上の温度領域で強磁性相関が発達していることを明らかにした。また、$$T^{*}$$以下の温度になると、磁気ダイナミックスの様相が変化し、高温で見られた強磁性相関が抑制される一方で反強磁性相関が新たに出現することがわかった。基底状態における強磁性相関と反強磁性相関の共存を説明するために、われわれは結晶構造の特異性に由来する1次元f電子物性の可能性を提案した。

論文

Structure, magnetism and transport of the perovskite manganites $$Ln$$$$_{0.5}$$Ca$$_{0.5}$$MnO$$_{3}$$ ($$Ln$$=Ho, Er, Tm, Yb and Lu)

吉井 賢資; 阿部 英樹*; 池田 直*

Journal of Solid State Chemistry, 178(12), p.3615 - 3623, 2005/12

 被引用回数:18 パーセンタイル:38.42(Chemistry, Inorganic & Nuclear)

小さい希土類イオンを含むペロブスカイトマンガン酸化物$$Ln$$$$_{0.5}$$Ca$$_{0.5}$$MnO$$_{3}$$($$Ln$$=Ho, Er, Tm, Yb and Lu)が斜方晶構造を取ることを見いだした。電気抵抗測定から、これらの酸化物が絶縁性であり、小さな磁気抵抗効果しか示さないことがわかった。磁化測定からは、マンガン電子の電荷秩序温度・反強磁性転移温度・グラス状態転移温度の3つが存在することがわかった。これらの物性について、結晶構造などと関連付けて議論する。

論文

Magnetic structure and crystal field excitation in heavy fermion superconductor CePt$$_{3}$$Si

目時 直人; 金子 耕士; 松田 達磨; Galatanu, A.; 竹内 徹也*; 橋本 信*; 植田 泰輝*; 摂待 力生*; 大貫 惇睦*; Bernhoeft, N.*

Physica B; Condensed Matter, 359-361, p.383 - 385, 2005/06

 被引用回数:1 パーセンタイル:92.57(Physics, Condensed Matter)

反強磁性と超伝導の共存が期待される重い電子系超伝導体CePt$$_{3}$$Siの中性子散乱による研究を行った。c面に平行かつ強磁性的に配列したCeの磁気モーメントがc軸方向に反強磁性的に積層した磁気構造を示すことを明らかにした。磁気モーメントは0.3$$mu$$$$_{B}$$と近藤効果のためかなり縮んでいる。この磁気構造はスピン一重項及び三重項状態が共存しているとする主張と矛盾しない。1.4meV及び24meVに明確な結晶場励起を観察し、この物質が4f電子の局存的性格と重い電子系超伝導が共存する非常に興味深い系であることを明らかにした。帯磁率の異方性と合わせて考えると、結晶場順位は$$Gamma$$$$_{7}$$基底状態,$$Gamma$$$$_{6}$$, $$Gamma$$$$_{7}$$が第一及び第二励起状態であると決定された。このうち基底状態を第一励起状態は立方晶$$Gamma$$$$_{8}$$四重項が弱い正方晶対称性によって1.4meVとわずかに分裂したと理解される。

論文

Magnetic field effect on the static antiferromagnetism of the electron-doped superconductor Pr$$_1-x$$LaCe$$_x$$CuO$$_4$$ (x=0.11 and 0.15)

藤田 全基*; 松田 雅昌; 片野 進; 山田 和芳*

Physical Review Letters, 93(14), p.147003_1 - 147003_4, 2004/10

 被引用回数:23 パーセンタイル:25.83(Physics, Multidisciplinary)

電子ドープ超伝導体Pr$$_1-x$$LaCe$$_x$$CuO$$_4$$(x=0.11 and 0.15)の静的なスピン相関に対する磁場効果を中性子散乱によって調べた。反強磁性と超伝導の相境界に位置するx=0.11ではゼロ磁場でT$$_{c}$$以下の温度において格子に整合した磁気秩序が観測される。磁場を印加するとこの磁気秩序は増強され磁気強度と磁気秩序温度が約5Tで最大になるが、その後は9Tまで徐々に減少することがわかった。一方、x=0.15ではゼロ磁場でも8.5Tの磁場下でも磁気秩序が誘起されない。これらは磁場で反強磁性が大きく増大した後に飽和するホールドープ系超伝導体の振舞いと対照的である。この結果は、反強磁性の磁場効果が系の磁気秩序形成の不均一性と関連があることを示唆していると考えられる。

論文

Magnetic structure and the crystal field excitation in heavy-fermion antiferromagnetic superconductor CePt$$_{3}$$Si

目時 直人; 金子 耕士; 松田 達磨; Galatanu, A.; 竹内 徹也*; 橋本 信*; 植田 泰輝*; 摂待 力生*; 大貫 惇睦; Bernhoeft, N.*

Journal of Physics; Condensed Matter, 16(15), p.L207 - L212, 2004/04

 被引用回数:87 パーセンタイル:5.36(Physics, Condensed Matter)

反強磁性と超伝導の共存が期待される重い電子系超伝導体CePt$$_{3}$$Siの中性子散乱による研究を行った。${it c}$面に平行かつ強磁性的に配列したCeの磁気モーメントが${it c}$軸方向に反強磁性的に積層した磁気構造を示すことを明らかにした。磁気モーメントは0.3$$mu$$$$_{B}$$と近藤効果のためかなり縮んでいる。この磁気構造はスピン一重項及び三重項状態が共存しているとする主張と矛盾しない。1.4meV及び24meVに明確な結晶場励起を観察し、この物質が4f電子の局存的性格と、重い電子系超伝導が共存する非常に興味深い系であることを明らかにした。帯磁率の異方性と合わせて考えると、結晶場準位は$$Gamma$$$$_{7}$$基底状態,$$Gamma$$$$_{6}$$, $$Gamma$$$$_{7}$$が第一及び第二励起状態であると決定された。このうち基底状態と第一励起状態は立方晶$$Gamma$$$$_{8}$$四重項が弱い正方晶対称性によって1.4meVとわずかに分裂したと理解される。

論文

Magnetization plateaux of the ${it S}$=1/2 two-dimensional frustrated antiferromagnet Cs$$_{2}$$CuBr$$_{4}$$

小野 俊雄*; 田中 秀数*; Kolomiyets, O.*; 三田村 裕之*; 後藤 恒昭*; 中島 健次; 大沢 明; 小池 良浩; 加倉井 和久; Klenke, J.*; et al.

Journal of Physics; Condensed Matter, 16(11), p.S773 - S778, 2004/03

 被引用回数:47 パーセンタイル:12.3(Physics, Condensed Matter)

磁化過程及び中性子散乱実験を用いて${it S}$=1/2二次元三角格子反強磁性体Cs$$_{2}$$CuBr$$_{4}$$の磁性を調べた。その結果、以下のようなことがわかった。この系は零磁場中ではT$$_{N}$$=1.4Kで波数${it Q}$=(h,k,1)=(0,0.575,0)に対応する不整合構造を持つ磁気秩序を起こす。またこの系に、b軸及びc軸方向に磁場を印加していくと、飽和磁化の約1/3のところに磁化プラトーを示す。a軸方向に磁場をかけた場合は、特に異常は示さない。また磁場印加に伴って零磁場磁気構造の波数${it Q}$=(0,0.575,0)からkが増加をはじめ、1/3プラトー領域で${it Q}$=(0,0.662,0)でロックされることがわかった。これは、1/3プラトー領域では量子揺らぎによってuud構造が安定化されていることを示している。また、1/3領域からさらに磁場を印加していくと2/3プラトーも発現しているような振る舞いも見られた。

論文

Static antiferromagnetic correlations under magnetic fields in electron-doped high-${it T}$$$_{c}$$ cuprate superconductor Pr$$_{0.89}$$LaCe$$_{0.11}$$CuO$$_{4}$$

藤田 全基*; 松田 雅昌; 片野 進; 山田 和芳*

Physica B; Condensed Matter, 345(1-4), p.19 - 22, 2004/03

 被引用回数:1 パーセンタイル:91.52(Physics, Condensed Matter)

電子ドープ系高温超伝導体の静的反強磁性相関の磁場依存性を中性子散乱によって調べた。試料は零磁場下では約25Kで超伝導を示し、わずかに反強磁性秩序を示す。5テスラまでの磁場中でこの反強磁性が大きく増大するが、5テスラを越えると磁場とともに徐々に減少する。得られた実験結果をこれまでの高温超伝導体における磁場効果と比較して議論する。磁場下での反強磁性の誘起は、銅酸化物超伝導体における共通のふるまいであることが明らかになった。

論文

Unveiling new magnetic phases of undoped and doped manganites

堀田 貴嗣; Moraghebi, M.*; Feiguin, A.*; Moreo, A.*; 柚木 清司*; Dagotto, E.*

Physical Review Letters, 90(24), p.247203_1 - 247203_4, 2003/06

 被引用回数:73 パーセンタイル:8.19(Physics, Multidisciplinary)

ドープされたあるいはドープされていないマンガン酸化物における新規な基底状態スピン構造を解明するために、軌道縮退二重交換模型を平均場近似や数値的手法によって解析した。ドープされていない場合、E-型と呼ばれる新しい反強磁性相が、パラメター空間において、A-型反強磁性相に隣接して現れる。その構造は、最近の実験結果と一致する。この絶縁体的なE-型反強磁性相は金属強磁性相とも競合しており、これは、ドープされていないマンガン酸化物においても超巨大磁気抵抗が現れる可能性を示唆している。また、ドープした層状マンガン酸化物に対して、$${rm C_x E_{1-x}}$$-型という別の新しい反強磁性状態を含む相図を得た。この新しい相の実験的検出についても議論する。

論文

Neutron scattering study of magnetic ordering and excitations in the doped spin-gap system Tl(Cu$$_{1-x}$$Mg$$_{x}$$)Cl$$_{3}$$

大沢 明; 藤澤 真士*; 加倉井 和久; 田中 秀数*

Physical Review B, 67(18), p.184424_1 - 184424_8, 2003/05

 被引用回数:29 パーセンタイル:20.62(Materials Science, Multidisciplinary)

ドープされたスピンギャップ系Tl(Cu$$_{0.97}$$Mg$$_{0.03}$$)Cl$$_{3}$$における不純物誘起反強磁性秩序での磁気構造及び磁気励起を調べるために中性子散乱実験を行った。その結果、T$$_{N}$$=3.45K以下で磁気ブラッグ散乱を観測し、磁気構造を決定した。その結果、この磁気構造は母体物質であるTlCuCl$$_{3}$$の磁場誘起秩序相の磁気構造と同じであることがわかった。またTlCuCl$$_{3}$$と同様に三重項磁気励起を観測し、その磁気励起の分散関係を決定した。そして、スピンギャップに対応する最小エネルギー励起も観測した。またそのスピンギャップの温度変化を調べた結果、T$$_{N}$$以下で急激に増大する振る舞いが見られた。この結果はこの系において、不純物誘起反強磁性秩序とスピンギャップが共存しているのを強く主張している。

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