トポロジカル絶縁体の近接による磁性体の磁性変化

Changes of Magnetism in a Magnetic Insulator due to Proximity to a Topological Insulator.

• Tao Liu
• James Kally
• Timothy Pillsbury
• Chuanpu Liu
• Houchen Chang
• Jinjun Ding
• Yang Cheng
• Maria Hilse
• Roman Engel-Herbert
• Anthony Richardella
• Nitin Samarth
• Mingzhong Wu

抄録

磁性絶縁体Y_{3}Fe_{5}O_{12}薄膜の磁性が、隣接するトポロジカル絶縁体Bi_{2}Se_{3}薄膜のトポロジカル表面状態(TSS)によって変化することを報告する。強磁性共鳴測定の結果、Bi_{2}Se_{3}薄膜のTSSは垂直磁気異方性を生成し、ジャイロ磁気比を低下させ、Y_{3}Fe_{5}O_{12}薄膜のダンピングを増大させることがわかった。このようなTSSによる変化は、温度が300Kから50Kに下がるにつれて顕著になる。これらの結果は、磁性薄膜の磁性を制御するための全く新しいアプローチを示唆している。

We report the modification of magnetism in a magnetic insulator Y_{3}Fe_{5}O_{12} thin film by topological surface states (TSS) in an adjacent topological insulator Bi_{2}Se_{3} thin film. Ferromagnetic resonance measurements show that the TSS in Bi_{2}Se_{3} produces a perpendicular magnetic anisotropy, results in a decrease in the gyromagnetic ratio, and enhances the damping in Y_{3}Fe_{5}O_{12}. Such TSS-induced changes become more pronounced as the temperature decreases from 300 to 50 K. These results suggest a completely new approach for control of magnetism in magnetic thin films.