Ferroelectric and non-collinear magnetic phases in lacunar spinel compounds

• Applicant: Dr. Peter Milde
• Subject Area: Experimental Condensed Matter Physics
• Term: from 2016 to 2021
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 310433647

• Final Report Year: 2020

Final Report Abstract

GaV4S8 und verwandte Defektspinelle wurden im Rahmen des Projektes rastersondenmikroskopisch untersucht. Sowohl die ferroelektrische als auch die magnetische Ordnung konnten erfolgreich abgebildet werden. Erste Hinweise auf ein komplexes Zusammenspiel dieser beiden Ordnungsparameter wurden in der Reorientierung von zykloidalen Texturen oder dem Nachweis von domänenwand-gebundenen magnetischen Zuständen gezeigt werden. Im Lauf des Projektes wurden die apparativen und analytischen Möglichkeiten durch Digitalisierung und Automatisierung massiv erweitert, was an zwei verschiedenen Skyrmionensystemen gezeigt werden konnte. Auch wenn eine Anwendung der Defektspinelle in Anwendungen im Vergleich zu anderen Materialien, die Skyrmionen bei Raumtemperatur zeigen, unwahrscheinlich ist, so zeigt sich hier eine Klasse von Materialien, die erlaubt mehrere Ordnungsparameter und ihre komplexen Wechselwirkungen in einem Material zu untersuchen.

Publications

• Characteristics of ferroelectric-ferroelastic domains in Neel-type skyrmion host GaV4S8. Sci. Rep. 7, 44663 (2017)
  A. Butykai, S. Bordacs, I. Kezsmarki, V. Tsurkan, A. Loidl, J. Doring, E. Neuber, P. Milde, S.C. Kehr, L.M. Eng
  
• Architecture of nanoscale ferroelectric domains in GaMo4S8. J. Phys.: Cond. Mat. 30, 445402 (2018)
  E. Neuber, P. Milde, A. Butykai, S. Bordacs, H. Nakamura, T. Waki, Y. Tabata, K. Geirhos, P. Lunkenheimer, I. Kersmarki, P. Ondrejkovic, J. Hlinka, L.M. Eng
  
• Infrared nanoscopy down to liquid helium temperatures. Rev. Sci. Instr. 89, 033702 (2018)
  D. Lang, J. Döring, T. Nörenberg, A. Butykai, I. Kezsmarki, H. Schneider, S. Winnerl, M. Helm, S.C. Kehr, L.M. Eng
  
• Surface pinning and triggered unwinding of skyrmions in a cubic chiral magnet. Phys. Rev. B 100, 024408 (2019)
  P. Milde, E. Neuber, A. Bauer, C. Pfleiderer, L.M. Eng
  
• Anisotropic fractal magnetic domain pattern in bulk Mn1.4PtSn. Phys. Rev. B 102, 174447 (2020)
  A. S. Sukhanov, B. E. Zuniga Cespedes, P. Vir, A. S. Cameron, A. Heinemann, N. Martin, G. Chaboussant, V. Kumar, P. Milde, L. M. Eng, C. Felser, D. S. Inosov
  
• Field-induced reorientation of helimagnetic order in Cu2OSeO3 probed by magnetic force microscopy. Phys. Rev. B 102, 024426 (2020)
  P. Milde, L. Köhler, E. Neuber, P. Ritzinger, M. Garst, A. Bauer, C. Pfleiderer, H. Berger, L.M. Eng
  
• Macroscopic manifestation of domain-wall magnetism and magnetoelectric effect in a Neel-type skyrmion host. Nature Quant. Mat. 5, 44 (2020)
  K. Geirhos, B. Gross, B.G. Szigeti, A. Mehlin, S. Philipp, J.S. White, R. Cubitt, S. Widmann, S. Ghara, P. Lunkenheimer, V. Tsurkan, E. Neuber, D. Ivaneyko, P. Milde, L.M. Eng, A.O. Leonov, S. Bordacs, M. Poggio, I. Kezsmarki