Research Abstract
偏光依存光アニールによる反強磁性ドメイン分布の制御
Control of antiferromagnetic domain distribution via polarization-dependent optical annealing
2016年2月25日 Nature Communications 7 : 10720 doi: 10.1038/ncomms10720
反強磁性秩序中ではその内部に正味の磁化が存在しないため、反強磁性ドメインの空間分布の制御は極めて難しい。今回我々は、MnF2の反強磁性ドメイン分布を光を用いて制御する方法を実験的に実証している。結晶中ではその構造に応じて対称性が下がり、その結果秩序パラメーターと非共役な外場の結合が可能になる。MnF2の場合、2つの磁気副格子の配向が異なることを反映して、時間反転対称性が巨視的に破られる。そのために、MnF2は、外部磁場の下で反強磁性転移温度以下において、直交する2つの直線偏光の間で異なる吸収係数を示す。この条件の下で直線偏光したレーザー光を照射すると、加熱によって特定の反強磁性秩序の形成が選択的に阻害される。その結果、レーザースポットの内部ではもう1つの反強磁性秩序の形成が有利になり、反強磁性秩序の空間的な局所選択が実現される。これらの結果は交換バイアスやスピン流制御といった反強磁性ドメイン境界における界面状態を利用した応用へ繋がる可能性がある。
Takuya Higuchi & Makoto Kuwata-Gonokami
Corresponding Author
The absence of net magnetization inside antiferromagnetic domains has made the control of their spatial distribution quite challenging. Here we experimentally demonstrate an optical method for controlling antiferromagnetic domain distributions in MnF2. Reduced crystalline symmetry can couple an order parameter with non-conjugate external stimuli. In the case of MnF2, time-reversal symmetry is macroscopically broken reflecting the different orientations of the two magnetic sublattices. Thus, it exhibits different absorption coefficients between two orthogonal linear polarizations below its antiferromagnetic transition temperature under an external magnetic field. Illumination with linearly polarized laser light under this condition selectively destructs the formation of a particular antiferromagnetic order via heating. As a result, the other antiferromagnetic order is favoured inside the laser spot, achieving spatially localized selection of an antiferromagnetic order. Applications to control of interface states at antiferromagnetic domain boundaries, exchange bias and control of spin currents are expected.
