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Study of light-induced magnetic reversal of thin films by time-resolved x-ray magnetic circular dichroism measurement

Research Project

Project/Area Number 17K14334
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeMulti-year Fund
Research Field Condensed matter physics II
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

HIRATA Yasuyuki  東京大学, 物性研究所, 助教 (50750692)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Keywords薄膜磁性 / 磁化反転 / 光誘起相転移 / X線自由電子レーザー / X線磁気円二色性 / X線磁気光学カー効果 / ポンプ・プローブ法 / 放射光X線 / スピントロニクス / 光誘起現象 / 磁気スイッチング / 磁気ダイナミクス / 強磁性薄膜 / X線 / 磁気記録 / 物性実験 / 光物性 / 磁性
Outline of Final Research Achievements

We have clarified the magnetic dynamics of ferromagnetic perpendicularly-magnetized thin films by time-resolved resonant magneto-optical measurement using an x-ray free electron laser, and explored the origin of all-optical helicity-dependent switching (AO-HDS) where the magnetism can be controlled by light irradiation. Our results of the time-resolved x-ray magnetic circular dichroism of L10-FePt thin film and the time-resolved magneto-optical Kerr effect of Co-Pt superlattice thin film have shown that the time scale of demagnetization of Pt site is more than 6 times longer than that of Fe and Co sites. It was suggested that the site dependence of magnetic dynamics can be essential for the mechanism of AO-HDS.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

近年では電子計算機の処理速度の高速化に伴い、記憶媒体の応答も高速であることが要求されるようになりつつある。本研究で得られた薄膜磁性の光照射に対する応答についての知見は、基礎的な物質科学への貢献にとどまらず、光を利用した高速かつ効率的な磁化の制御が可能となる条件の解明を通し、優れた磁気記憶媒体の開発や今後のスピントロニクスの発展にもつながると期待される。

Report

(4 results)
  • 2019 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2018 Research-status Report
  • 2017 Research-status Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2020 2019 2018 2017

All Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (10 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Element-selectively tracking ultrafast demagnetization process in Co/Pt multilayer thin films by the resonant magneto-optical Kerr effect2020

    • Author(s)
      Yamamoto Kohei、Moussaoui Souliman El、Hirata Yasuyuki、Yamamoto Susumu、Kubota Yuya、Owada Shigeki、Yabashi Makina、Seki Takeshi、Takanashi Koki、Matsuda Iwao、Wadati Hiroki
    • Journal Title

      Applied Physics Letters

      Volume: 116 Issue: 17 Pages: 172406-172406

    • DOI

      10.1063/5.0005393

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Ultrafast demagnetization of Pt magnetic moment in L10-FePt probed by magnetic circular dichroism at a hard x-ray free electron laser2019

    • Author(s)
      Yamamoto Kohei、Kubota Yuya、Suzuki Motohiro、Hirata Yasuyuki、Carva Karel、Berritta Marco、Takubo Kou、Uemura Yohei、Fukaya Ryo、Tanaka Kenta、Nishimura Wataru、Ohkochi Takuo、Katayama Tetsuo、他8名
    • Journal Title

      New Journal of Physics

      Volume: 21 Issue: 12 Pages: 123010-123010

    • DOI

      10.1088/1367-2630/ab5ac2

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Co/Pt 薄膜の Co L 端磁気円二色性スペクトルの時間分解測定2020

    • Author(s)
      山本航平、田久保耕、平田靖透、山神光平、Zhang Yujun、山本達、松田巌、安部弘隆、 岡井啓輔、高橋龍之介、三浦紘大、横山利彦、山崎裕一、関剛斎、高梨弘毅、和達大樹
    • Organizer
      第33回放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] X線自由電子レーザーによる時間分解共鳴磁気光学カー効果測定でみるCo/Pt薄膜の光誘起磁化ダイナミクス2019

    • Author(s)
      山本航平、Souliman El Moussaoui、平田靖透、山本達、久保田雄也、大和田成起、矢橋牧名、松田巌、関剛斎、高梨弘毅、和達大樹
    • Organizer
      日本物理学会2019年秋季大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Pt L端時間分解X線磁気円二色性測定でみるFePt薄膜の磁化ダイナミクス2019

    • Author(s)
      山本航平、久保田雄也、平田靖透、田久保耕、上村洋平、深谷亮、田中健太、西村渉、大河内拓雄、片山哲夫、富樫格、足立伸一、玉作賢治、矢橋牧名、田中義人、関剛斎、高梨弘毅、和達大樹
    • Organizer
      第32回放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] X線自由電子レーザーによる時間分解共鳴磁気光学カー効果測定でみるCo/Pt薄膜の磁化ダイナミクス2019

    • Author(s)
      山本航平、El Moussaoui Souliman、平田靖透、山本達、久保田雄也、大和田成起、矢橋牧名、松田巌、関剛斎、高梨弘毅、和達大樹
    • Organizer
      第66回応用物理学会春季学術講演会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] Ultrafast demagnetization in Pt-containing ferromagnetic thin films probed by x-ray free electron laser2019

    • Author(s)
      K. Yamamoto, Y. Kubota, M. Suzuki, Y. Hirata, K. Takubo, Y. Uemura, R. Fukaya, K. Tanaka, W. Nishimura, T. Ohkochi, T. Katayama, T. Togashi, K. Tamasaku, M. Yabashi, Y. Tanaka, T. Seki, K. Takanashi, and H. Wadati
    • Organizer
      Topological Phases and Functionality of Correlated Electron Systems 2019
    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Pt L端時間分解X線磁気円二色性測定でみるFePt薄膜の磁化ダイナミクス2018

    • Author(s)
      山本航平、久保田雄也、平田靖透、田久保耕、上村洋平、田中健太、西村渉、大河内拓雄、鈴木基寛、片山哲夫、富樫格、玉作賢治、矢橋牧名、田中義人、関剛斎、高梨弘毅、和達大樹
    • Organizer
      第65回応用物理学会春季学術講演会
    • Related Report
      2018 Research-status Report 2017 Research-status Report
  • [Presentation] Pt L端時間分解X線磁気円二色性測定でみるFePt薄膜の磁化ダイナミクス2018

    • Author(s)
      山本航平、久保田雄也、平田靖透、田久保耕、上村洋平、深谷亮、田中健太、西村渉、大河内拓雄、鈴木基寛、片山哲夫、富樫格、足立伸一、玉作賢治、矢橋牧名、田中義人、関剛斎、高梨弘毅、和達大樹
    • Organizer
      日本物理学会秋季大会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 時間分解磁気円二色性測定でみた Co/Pt 多層膜の光誘起磁化変化のレーザー偏光依存性2018

    • Author(s)
      山本航平, 田久保耕, 平田靖透, 横山優一, 山本達, 松田巌, 辛埴, 関剛斎, 高梨弘毅, 和達大樹
    • Organizer
      第31回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 時間分解磁気円二色性で見るCo/Pt多層膜の光誘起磁化変化のレーザー偏光依存性2017

    • Author(s)
      山本航平, 田久保耕, 平田靖透, 横山優一, 山本達, 松田巌, 辛埴, 関剛斎, 高梨弘毅, 和達大樹
    • Organizer
      日本物理学会2017年秋季大会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 時間分解磁気円二色性測定でみたCo/Pt多層膜の光誘起磁化変化のレーザー偏光依存性2017

    • Author(s)
      和達大樹, 山本航平, 田久保耕, 平田靖透, 横山優一, 山本達, 松田巌, 辛埴, 関剛斎, 高梨弘毅
    • Organizer
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
    • Related Report
      2017 Research-status Report

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Published: 2017-04-28   Modified: 2021-02-19  

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