MnNb3S6 is a monoaxial chiral magnet and stabilizes magnetic solitons in the presence of a magnetic field (H). The number of solitons can be controlled by varying H. Furthermore, MnNb3S6 exhibits magnetization relaxation due to soliton annihilation, that is, a nonequilibrium chiral soliton lattice (CSL) state. In this study, we observed soliton locking phenomena in a CSL state on bulk MnNb3S6 crystal, as on micro-processed crystals of CrNb3S6. Thus, we could create nonequilibrium and equilibrium CSL states and switch between them. A numerical simulation revealed that the soliton number was preserved in the soliton locking region; thus, magnetization relaxation was not observed.
References
1.
I. E.
Dzyaloshinskii
, J. Phys. Chem. Solid
4
, 241
(1958
).2.
T.
Moriya
, Phys. Rev.
120
, 91
(1960
).3.
T.
Miyadai
, K.
Kikuchi
, H.
Kondo
, S.
Sakka
, M.
Arai
, and Y.
Ishikawa
, J. Phys. Soc. Jpn.
52
, 1394
(1983
).4.
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
).5.
S.
Ohara
, S.
Fukuta
, K.
Ohta
, H.
Kono
, T.
Yamashita
, Y.
Matsumoto
, and J.
Yamaura
, in Proceedings of the International Conference on Strongly Correlated Electron Systems (SCES2013)
(JPS
, 2014
), Vol. 3
.6.
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
).7.
R.
Aoki
, Y.
Togawa
, and S.
Ohara
, Phys. Rev. B
97
, 214414
(2018
).8.
J.
Kishine
, K.
Inoue
, and Y.
Yoshida
, Prog. Theor. Phys. Suppl.
159
, 82
(2005
).9.
J.
Kishine
and A.
Ovchinnikov
, Solid State Phys.
66
, 1
(2015
).10.
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
).11.
S. A.
Meynell
, M. N.
Wilson
, H.
Fritzsche
, A. N.
Bogdanov
, and T. L.
Monchesky
, Phys. Rev. B
90
, 014406
(2014
).12.
A. O.
Leonov
and K.
Inoue
, Phys. Rev. B
98
, 054404
(2018
).13.
M.
Mito
, H.
Ohsumi
, K.
Tsuruta
, Y.
Kotani
, T.
Nakamura
, Y.
Togawa
, M.
Shinozaki
, Y.
Kato
, J.
Kishine
, J.
Ohe
et al., Phys. Rev. B
97
, 024408
(2018
).14.
M.
Shinozaki
, Y.
Masaki
, R.
Aoki
, Y.
Togawa
, and Y.
Kato
, Phys. Rev. B
97
, 214413
(2018
).15.
M.
Ohkuma
, M.
Mito
, N.
Nakamura
, K.
Tsuruta
, J.
Ohe
, M.
Shinozaki
, Y.
Kato
, J.
Kishine
, Y.
Kousaka
, J.
Akimitsu
et al., AIP Adv.
9
, 075212
(2019
).16.
Y.
Togawa
, T.
Koyama
, Y.
Nishimori
, Y.
Matsumoto
, S.
McVitie
, D.
McGrouther
, R. L.
Stamps
, Y.
Kousaka
, J.
Akimitsu
, S.
Nishihara
et al., Phys. Rev. B
92
, 220412
(2015
).17.
K.
Tsuruta
, M.
Mito
, Y.
Kousaka
, J.
Akimitsu
, J.
Kishine
, Y.
Togawa
, H.
Ohsumi
, and K.
Inoue
, J. Phys. Soc. Jpn.
85
, 013707
(2016
).18.
K.
Tsuruta
, M.
Mito
, Y.
Kousaka
, J.
Akimitsu
, J.
Kishine
, Y.
Togawa
, and K.
Inoue
, J. Appl. Phys.
120
, 143901
(2016
).19.
F. J. T.
Goncalves
, T.
Sogo
, Y.
Shimamoto
, Y.
Kousaka
, J.
Akimitsu
, S.
Nishihara
, K.
Inoue
, D.
Yoshizawa
, M.
Hagiwara
, M.
Mito
et al., Phys. Rev. B
95
, 104415
(2017
).20.
L.
Wang
, N.
Chepiga
, D.-K.
Ki
, L.
Li
, F.
Li
, W.
Zhu
, Y.
Kato
, O. S.
Ovchinnikova
, F.
Mila
, I.
Martin
et al., Phys. Rev. Lett.
118
, 257203
(2017
).21.
K.
Tsuruta
, M.
Mito
, H.
Deguchi
, J.
Kishine
, Y.
Kousaka
, J.
Akimitsu
, and K.
Inoue
, Phys. Rev. B
93
, 104402
(2016
).22.
J.
Kishine
and A. S.
Ovchinnikov
, Phys. Rev. B
101
, 184425
(2020
).23.
M.
Mito
, H.
Ohsumi
, T.
Shishidou
, F.
Kuroda
, M.
Weinert
, K.
Tsuruta
, Y.
Kotani
, T.
Nakamura
, Y.
Togawa
, J.
Kishine
et al., Phys. Rev. B
99
, 174439
(2019
).24.
T.
Tajiri
, M.
Mito
, Y.
Kousaka
, J.
Akimitsu
, J.
Kishine
, and K.
Inoue
, Phys. Rev. B
102
, 014446
(2020
).25.
M.
Mito
, T.
Tajiri
, Y.
Kousaka
, Y.
Togawa
, J.
Akimitsu
, J.-I.
Kishine
, and K.
Inoue
, Phys. Rev. B
105
, 104412
(2022
).26.
Y.
Shimamoto
, F. J. T.
Goncalves
, T.
Sogo
, Y.
Kousaka
, and Y.
Togawa
, Appl. Phys. Lett.
115
, 242401
(2019
).27.
Y.
Shimamoto
, Y.
Matsushima
, T.
Hasegawa
, Y.
Kousaka
, I.
Proskurin
, J.
Kishine
, A. S.
Ovchinnikov
, F. J. T.
Goncalves
, and Y.
Togawa
, Phys. Rev. Lett.
128
, 247203
(2022
).28.
R.
Aoki
, Y.
Kousaka
, and Y.
Togawa
, Phys. Rev. Lett.
122
, 057206
(2019
).29.
A.
Inui
, R.
Aoki
, Y.
Nishiue
, K.
Shiota
, Y.
Kousaka
, H.
Shishido
, D.
Hirobe
, M.
Suda
, J.-I.
Ohe
, J.-I.
Kishine
et al., Phys. Rev. Lett.
124
, 166602
(2020
).30.
M.
Ohkuma
, M.
Mito
, Y.
Kousaka
, T.
Tajiri
, J.
Akimitsu
, J.
Kishine
, and K.
Inoue
, Appl. Phys. Lett.
117
, 232403
(2020
).31.
M.
Ohkuma
, M.
Mito
, H.
Deguchi
, Y.
Kousaka
, J.
Ohe
, J.
Akimitsu
, J.
Kishine
, and K.
Inoue
, Phys. Rev. B
106
, 104410
(2022
).32.
Y.
Kousaka
, Y.
Nakao
, J.
Kishine
, M.
Akita
, K.
Inoue
, and J.
Akimitsu
, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res., Sect. A
600
, 250
(2009
).33.
A. L.
Blanc-Soreau
, J.
Rouxel
, M.-F.
Gardette
, and O.
Gorochov
, Mater. Res. Bull.
11
, 1061
(1976
).34.
R. B.
Griffiths
, Phys. Rev. Lett.
23
, 17
(1969
).35.
M.
Randeria
, J. P.
Sethna
, and R. G.
Palmer
, Phys. Rev. Lett.
54
, 1321
(1985
).36.
A. J.
Bray
, Phys. Rev. Lett.
59
, 586
(1987
).37.
A. J.
Bray
, Phys. Rev. Lett.
60
, 720
(1988
).38.
F.
Lefloch
, J.
Hammann
, M.
Ocio
, and E.
Vincent
, Europhys. Lett.
18
, 647
(1992
).39.
K.
Jonason
, E.
Vincent
, J.
Hammann
, J. P.
Bouchaud
, and P.
Nordblad
, Phys. Rev. Lett.
81
, 3243
(1998
).40.
A.
Bhattacharyya
, S.
Giri
, and S.
Majumdar
, Phys. Rev. B
83
, 134427
(2011
).41.
L. J.
Li
, W. J.
Lu
, X. D.
Zhu
, X. B.
Zhu
, Z. R.
Yang
, W. H.
Song
, and Y. P.
Sun
, J. Magn. Magn. Mater.
323
, 2536
(2011
).42.
V.
Dyadkin
, F.
Mushenok
, A.
Bosak
, D.
Menzel
, S.
Grigoriev
, P.
Pattison
, and D.
Chernyshov
, Phys. Rev. B
91
, 184205
(2015
).43.
A. E.
Hall
, J. C.
Loudon
, P. A.
Midgley
, A. C.
Twitchett-Harrison
, S. J. R.
Holt
, D. A.
Mayoh
, J. P.
Tidey
, Y.
Han
, M. R.
Lees
, and G.
Balakrishnan
, Phys. Rev. Mater.
6
, 024407
(2022
).44.
Y.
Kousaka
, T.
Ogura
, J.
Jiang
, K.
Mizutani
, S.
Iwasaki
, J.
Akimitsu
, and Y.
Togawa
, APL Mater.
10
, 090704
(2022
).45.
G. W.
Paterson
, T.
Koyama
, M.
Shinozaki
, Y.
Masaki
, F. J. T.
Goncalves
, Y.
Shimamoto
, T.
Sogo
, M.
Nord
, Y.
Kousaka
, Y.
Kato
et al., Phys. Rev. B
99
, 224429
(2019
).46.
S. K.
Karna
, F. N.
Womack
, R.
Chapai
, D. P.
Young
, M.
Marshall
, W.
Xie
, D.
Graf
, Y.
Wu
, H.
Cao
, L.
DeBeer-Schmitt
et al., Phys. Rev. B
100
, 184413
(2019
).© 2023 Author(s). Published under an exclusive license by AIP Publishing.
2023
Author(s)
You do not currently have access to this content.
