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磁性絶縁体中の磁壁における金属的性質を観測 | 理化学研究所
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図1 マイクロ波インピーダンス顕微鏡を用いたNd2Ir2O7多結晶の伝導特性の観測
試料は複数の結晶粒が集まった多結晶体で、それぞれの結晶粒内で二つの異なった配置（Aドメイン、Bドメイン）をもつ磁区が分布している。マイクロ波インピーダンス顕微鏡のチップを試料表面に
近づけ、1 GHz程度でのインピーダンス（電流と電圧の比）を測定することで、試料内の微小領域の電気伝導度の相対値を読み取る。
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図2 Nd2Ir2O7の抵抗の温度依存性とマイクロ波インピーダンス顕微鏡で取得した画像
Nd2Ir2O7は32 K以下で常磁性金属から反強磁性絶縁体へ転移する。磁場をかけずに温度を下げた後、温度が上昇する仮定（昇温過程）で測定したインピーダンス（青実線）は、9Tの磁場を
加えて冷却（磁場冷却）した後、ゼロ磁場に戻したときの昇温過程におけるインピーダンス（赤実線）よりも小さい（a）。前者の状態では、絶縁体的な個体内に磁壁の金属的性質を示す細線が
観測されたが（b）、後者では単一磁区に揃えられ観測されなかった（c）。図b,cの青点線は結晶粒界で、右下に示した白いスケールバーは2μmである。
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図3 Nd2Ir2O7における微細電極間の抵抗の磁場依存性
サンプル表面に微細電極を取り付け（a挿入図、スケールバーは2 μm）、電極間の抵抗をマイクロ波インピーダンス顕微鏡で観測しながら測定した。図中の矢印は加えた磁場の強度の変化を
示しており、ゼロ磁場冷却により多磁区状態にした後に、まず磁場を0 Tから9 Tへ（水色実線）、次に9 Tから-9 T（赤色実線）、最後に-9 Tから9 T（橙色実線）と変化させた（a）。水色で示した
最初の過程において、ステップ状に抵抗が増加するのが観測された。これは磁壁が一枚ずつ消えていることに対応している。電極間を磁壁による並列回路とみなすと、回路全体の伝導度は磁壁の
伝導度の足し合わせと考えることができる。伝導度のステップ構造から、磁壁のシート伝導度は約1 mSと見積もられる（b）。