We grew thin films of a heavy fermion chiral magnet YbNi3Al9 by using molecular beam epitaxy. They were grown on c-plane sapphire substrates under ultra-high vacuum while maintaining a deposition rate at a stoichiometric ratio among Yb, Ni, and Al. The resulting thin films contain epitaxial grains with the c axis parallel to the substrate surface: The YbNi3Al9c axis is parallel to the sapphire b or a axis. The temperature dependence of the resistivity exhibits a typical feature of a dense Kondo system with a broad shoulder structure at ∼40 K, as well as a kink as a signature of the chiral helimagnetic ordering at 3.6 K. These features are consistent with those previously observed in bulk samples. The shift in the kink associated with the field-induced phase transition is found in the magnetoresistance curves under a magnetic field applied in the direction perpendicular to the c-axis. The magnetic phase diagram well reproduces that for the bulk crystals, implying that the chiral soliton lattice phase arises under magnetic fields, even in thin films.

1.
Y.
Togawa
,
Y.
Kousaka
,
K.
Inoue
, and
J.
Kishine
,
J. Phys. Soc. Jpn.
85
,
112001
(
2016
).
2.
G. L. J. A.
Rikken
,
J.
Fölling
, and
P.
Wyder
,
Phys. Rev. Lett.
87
,
236602
(
2001
).
3.
R.
Aoki
,
Y.
Kousaka
, and
Y.
Togawa
,
Phys. Rev. Lett.
122
,
057206
(
2019
).
4.
S.
Okumura
,
H.
Ishizuka
,
Y.
Kato
,
J.
Ohe
, and
Y.
Motome
,
Appl. Phys. Lett.
115
,
012401
(
2019
).
5.
A.
Bogdanov
and
A.
Hubert
,
J. Magn. Magn. Mater.
138
,
255
(
1994
).
6.
A. N.
Bogdanov
and
D. A.
Yablonskii
,
Sov. Phys. JETP
68
,
101
(
1989
).
7.
S.
Mühlbauer
,
B.
Binz
,
F.
Jonietz
,
C.
Pfleiderer
,
A.
Rosch
,
A.
Neubauer
,
R.
Georgii
, and
P.
Böni
,
Science
323
,
915
(
2009
).
8.
X. Z.
Yu
,
Y.
Onose
,
N.
Kanazawa
,
J. H.
Park
,
J. H.
Han
,
Y.
Matsui
,
N.
Nagaosa
, and
Y.
Tokura
,
Nature
465
,
901
(
2010
).
9.
X. Z.
Yu
,
N.
Kanazawa
,
W. Z.
Zhang
,
T.
Nagai
,
T.
Hara
,
K.
Kimoto
,
Y.
Matsui
,
Y.
Onose
, and
Y.
Tokura
,
Nat. Commun.
3
,
988
(
2012
).
10.
D.
McGrouther
,
R. J.
Lamb
,
M.
Krajnak
,
S.
McFadzean
,
S.
McVitie
,
R. L.
Stamps
,
A. O.
Leonov
,
A. N.
Bogdanov
, and
Y.
Togawa
,
New J. Phys.
18
,
095004
(
2016
).
11.
X. Z.
Yu
,
N.
Kanazawa
,
Y.
Onose
,
K.
Kimoto
,
W. Z.
Zhang
,
S.
Ishiwata
,
Y.
Matsui
, and
Y.
Tokura
,
Nat. Mater.
10
,
106
(
2011
).
12.
S.
Seki
,
X. Z.
Yu
,
S.
Ishiwata
, and
Y.
Tokura
,
Science
336
,
198
(
2012
).
13.
T.
Adams
,
A.
Chacon
,
M.
Wagner
,
A.
Bauer
,
G.
Brandl
,
B.
Pedersen
,
H.
Berger
,
P.
Lemmens
, and
C.
Pfleiderer
,
Phys. Rev. Lett.
108
,
237204
(
2012
).
14.
I.
Kézsmárki
,
S.
Bordács
,
P.
Milde
,
E.
Neuber
,
L. M.
Eng
,
J. S.
White
,
H. M.
Rønnow
,
C. D.
Dewhurst
,
M.
Mochizuki
,
K.
Yanai
,
H.
Nakamura
,
D.
Ehlers
,
V.
Tsurkan
, and
A.
Loidl
,
Nat. Mater.
14
,
1116
(
2015
).
15.
K.
Kaneko
,
M. D.
Frontzek
,
M.
Matsuda
,
A.
Nakao
,
K.
Munakata
,
T.
Ohhara
,
M.
Kakihana
,
Y.
Haga
,
M.
Hedo
,
T.
Nakama
, and
Y.
Ōnuki
,
J. Phys. Soc. Jpn.
88
,
013702
(
2019
).
16.
S.
Heinze
,
K.
von Bergmann
,
M.
Menzel
,
J.
Brede
,
A.
Kubetzka
,
R.
Wiesendanger
,
G.
Bihlmayer
, and
S.
Blügel
,
Nat. Phys.
7
,
713
(
2011
).
17.
J.
Sampaio
,
V.
Cros
,
S.
Rohart
,
A.
Thiaville
, and
A.
Fert
,
Nat. Nanotechnol.
8
,
839
(
2013
).
18.
Y.
Okamura
,
F.
Kagawa
,
S.
Seki
, and
Y.
Tokura
,
Nat. Commun.
7
,
12669
(
2016
).
19.
F.
Jonietz
,
S.
Mühlbauer
,
C.
Pfleiderer
,
A.
Neubauer
,
W.
Münzer
,
A.
Bauer
,
T.
Adams
,
R.
Georgii
,
P.
Böni
,
R. A.
Duine
,
K.
Everschor
,
M.
Garst
, and
A.
Rosch
,
Science
330
,
1648
(
2010
).
20.
C.
Schütte
and
A.
Rosch
,
Phys. Rev. B
90
,
174432
(
2014
).
21.
P.
Milde
,
D.
Köhler
,
J.
Seide
,
L. M.
Eng
,
A.
Bauer
,
A.
Chacon
,
J.
Kindervater
,
S.
Mühlbauer
,
C.
Pfleiderer
,
S.
Buhrandt
,
C.
Schütte
, and
A.
Rosch
,
Science
340
,
1076
(
2013
).
22.
W.
Jiang
,
X.
Zhang
,
G.
Yu
,
W.
Zhang
,
X.
Wang
,
M. B.
Jungfleisch
,
J. E.
Pearson
,
X.
Cheng
,
O.
Heinonen
,
K. L.
Wang
,
Y.
Zhou
,
A.
Hoffmann
, and
S. G. E.
te Velthuis
,
Nat. Phys.
13
,
162
(
2017
).
23.
K.
Litzius
,
I.
Lemesh
,
B.
Krüger
,
P.
Bassirian
,
L.
Caretta
,
K.
Richter
,
F.
Büttner
,
K.
Sato
,
O. A.
Tretiakov
,
J.
Förster
,
R. M.
Reeve
,
M.
Weigand
,
I.
Bykova
,
H.
Stoll
,
G.
Schütz
,
G. S. D.
Beach
, and
M.
Kläui
,
Nat. Phys.
13
,
170
(
2017
).
24.
I.
Dzyaloshinskii
,
J. Phys. Chem. Solids
4
,
241
(
1958
).
25.
26.
J.
Kishine
,
K.
Inoue
, and
Y.
Yoshida
,
Prog. Theor. Phys. Suppl.
159
,
82
(
2005
).
27.
Y.
Togawa
,
T.
Koyama
,
K.
Takayanagi
,
S.
Mori
,
Y.
Kousaka
,
J.
Akimitsu
,
S.
Nishihara
,
K.
Inoue
,
A. S.
Ovchinnikov
, and
J.
Kishine
,
Phys. Rev. Lett.
108
,
107202
(
2012
).
28.
R.
Aoki
,
Y.
Togawa
, and
S.
Ohara
,
Phys. Rev. B
97
,
214414
(
2018
).
29.
M. N.
Wilson
,
E. A.
Karhu
,
D. P.
Lake
,
A. S.
Quigley
,
S.
Meynell
,
A. N.
Bogdanov
,
H.
Fritzsche
,
U. K.
Rößler
, and
T. L.
Monchesky
,
Phys. Rev. B
88
,
214420
(
2013
).
30.
N.
Kanazawa
,
J. S.
White
,
H. M.
Rønnow
,
C. D.
Dewhurst
,
Y.
Fujishiro
,
A.
Tsukazaki
,
Y.
Kozuka
,
M.
Kawasaki
,
M.
Ichikawa
,
F.
Kagawa
, and
Y.
Tokura
,
Phys. Rev. B
94
,
184432
(
2016
).
31.
Y.
Togawa
,
T.
Koyama
,
Y.
Nishimori
,
Y.
Matsumoto
,
S.
McVitie
,
D.
McGrouther
,
R. L.
Stamps
,
Y.
Kousaka
,
J.
Akimitsu
,
S.
Nishihara
,
K.
Inoue
,
I. G.
Bostrem
,
V. E.
Sinitsyn
,
A. S.
Ovchinnikov
, and
J.
Kishine
,
Phys. Rev. B
92
,
220412
(
2015
).
32.
F. J. T.
Goncalves
,
T.
Sogo
,
Y.
Shimamoto
,
Y.
Kousaka
,
J.
Akimitsu
,
S.
Nishihara
,
K.
Inoue
,
D.
Yoshizawa
,
M.
Hagiwara
,
M.
Mito
,
R. L.
Stamps
,
I. G.
Bostrem
,
V. E.
Sinitsyn
,
A. S.
Ovchinnikov
,
J.
Kishine
, and
Y.
Togawa
,
Phys. Rev. B
95
,
104415
(
2017
).
33.
Y.
Shimamoto
,
F. J. T.
Goncalves
,
T.
Sogo
,
Y.
Kousaka
, and
Y.
Togawa
,
Appl. Phys. Lett.
115
,
242401
(
2019
).
34.
K.
Ueno
,
S.
Nakamura
,
H.
Shimotani
,
A.
Ohtomo
,
N.
Kimura
,
T.
Nojima
,
H.
Aoki
,
Y.
Iwasa
, and
M.
Kawasaki
,
Nat. Mater.
7
,
855
(
2008
).
35.
J. T.
Ye
,
S.
Inoue
,
K.
Kobayashi
,
Y.
Kasahara
,
H. T.
Yuan
,
H.
Shimotani
, and
Y.
Iwasa
,
Nat. Mater.
9
,
125
(
2010
).
36.
S.
Ohara
,
S.
Fukuta
,
K.
Ohta
,
H.
Kono
,
T.
Yamashita
,
Y.
Matsumoto
, and
J.
Yamaura
,
JPS Conf. Proc.
3
,
017016
(
2014
).
37.
T.
Matsumura
,
Y.
Kita
,
K.
Kubo
,
Y.
Yoshikawa
,
S.
Michimura
,
T.
Inami
,
Y.
Kousaka
,
K.
Inoue
, and
S.
Ohara
,
J. Phys. Soc. Jpn.
86
,
124702
(
2017
).
38.
S.
Ohara
,
T.
Yamashita
,
Y.
Mori
, and
I.
Sakamoto
,
J. Phys.: Conf. Ser.
273
,
012048
(
2011
).
39.
T.
Yamashita
,
R.
Miyazaki
,
Y.
Aoki
, and
S.
Ohara
,
J. Phys. Soc. Jpn.
81
,
034705
(
2012
).
40.
S.
Nakamura
,
J.
Inukai
,
T.
Asaka
,
J.
Yamaura
, and
S.
Ohara
,
J. Phys. Soc. Jpn.
89
,
104005
(
2020
).
41.
Y.
Wang
,
W.
Liu
,
J.
Zhao
,
J.
Fan
,
L.
Pi
,
L.
Zhang
, and
Y.
Zhang
,
New J. Phys.
22
,
013018
(
2020
).
42.
Y.
Utsumi
,
H.
Sato
,
S.
Ohara
,
T.
Yamashita
,
K.
Mimura
,
S.
Motonami
,
K.
Shimada
,
S.
Ueda
,
K.
Kobayashi
,
H.
Yamaoka
,
N.
Tsujii
,
N.
Hiraoka
,
H.
Namatame
, and
M.
Taniguchi
,
Phys. Rev. B
86
,
155106
(
2012
).
43.
R.
Miyazaki
,
Y.
Aoki
,
R.
Higashinaka
,
H.
Sato
,
T.
Yamashita
, and
S.
Ohara
,
Phys. Rev. B
86
,
155106
(
2012
).
44.
Y.
Wang
,
W.
Liu
,
J.
Zhao
,
F.
Meng
,
J.
Fan
,
M.
Ge
,
L.
Pi
,
L.
Zhang
, and
Y.
Zhang
,
J. Phys.: Condens. Matter
32
,
195801
(
2020
).
45.
H.
Ninomiya
,
T.
Sato
,
K.
Inoue
, and
S.
Ohara
,
Physica B
536
,
654
(
2018
).
46.
M.
Huth
,
A.
Kaldowski
,
J.
Hessert
,
T.
Steinborn
, and
H.
Adrian
,
Solid State Commun.
87
,
1133
(
1993
).
47.
A. C.
Hewson
,
The Kondo Problem to Heavy Fermions
(
Cambridge University Press
,
Cambridge, England
,
1993
).
48.
Y.
Togawa
,
T.
Akashi
,
H.
Kasai
,
G. W.
Paterson
,
S.
McVitie
,
Y.
Kousaka
,
H.
Shinada
,
J.
Kishine
, and
J.
Akimitsu
,
J. Phys. Soc. Jpn.
90
,
014702
(
2021
).
49.
S. A.
Meynell
,
M. N.
Wilson
,
K. L.
Krycka
,
B. J.
Kirby
,
H.
Fritzsche
, and
T. L.
Monchesky
,
Phys. Rev. B
96
,
054402
(
2017
).
50.
S. L.
Zhang
,
I.
Stasinopoulos
,
T.
Lancaster
,
F.
Xiao
,
A.
Bauer
,
F.
Rucker
,
A. A.
Baker
,
A. I.
Figueroa
,
Z.
Salman
,
F. L.
Pratt
,
S. J.
Blundell
,
T.
Prokscha
,
A.
Suter
,
J.
Waizner
,
M.
Garst
,
D.
Grundler
,
G.
van der Laan
,
C.
Pfleiderer
, and
T.
Hesjedal
,
Sci. Rep.
7
,
123
(
2017
).
You do not currently have access to this content.