[Oct 25, 2013] 김준성, 민병일 교수 연구실 - Quantum Oscillations of the Metallic Triangular-Lattice Antiferromagnet PdCrO2

“삼각격자 반강자성체의 전도전자와 자기구조의 강한 상호작용 관측" 

신물질극한물성 연구실에서는 금속성을 띤 삼각격자 자성체인 PdCrO2 의 고자기장 양자진동측정을 통해 반강자성 상전이로 형성된 쩔쩔맴 자기 구조가 전도 전자의 전하수송특성에 주는 영향을 규명하였다. 관련 논문은 Phys. Rev. Lett. 에 게재되었다 (2012.10.25). 이 결과는 4d 전이금속 전도층을 가진 층상구조 물질에서 전자 전도와 자성 상전이가 서로 다른 층에서 일어나더라도 전도 전자와 국소화된 자성구조가 강하게 결합될 수 있음을 처음으로 보인 연구 결과이다. 이러한 결과는 향후 4d 전이금속을 포함한 층상구조 자성체의 특이 자성구조와 전도특성을 이해하는데 중요한 기초 정보를 제공할 것으로 기대된다.

The interplay between frustrated magnetism and itinerant electrons is a central subject of condensed-matter physics. How complex magnetic order influences the nature of itinerant electrons is therefore one of the key questions for understanding exotic properties of frustrated magnets. Jong Mok Ok et al. in Lab. for advanced material and extreme conditions, led by Prof. Jun Sung Kim, reported the electronic and transport properties of the triangular antiferromagnet PdCrO2 at high magnetic fields up to 33 T, using measurements of the de Haas–van Alphen oscillations and the Hall resistivity. They found Fermi surface reconstruction due to the helical ordering of the localized Cr spins, suggesting significant coupling of the itinerant electrons to the underlying spin texture. This induces the nonlinear Hall resistivity at low temperatures via the magnetic breakdown in the reconstructed Fermi surface. Furthermore, such a coupling leads to the unconventional anomalous Hall effects near the antiferromagnetic transition due to the field-induced spin chirality. These results demonstrate that triangular-lattice antiferromagnets containing 4d or 5d elements would provide fertile ground for inducing exotic transport properties, coupled to the frustrated spin structure.