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Spectroscopic study of phenomena arising from magnetoelectric coupling in multiferroics

Research Project

Project/Area Number 19J21456
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Review Section Basic Section 13030:Magnetism, superconductivity and strongly correlated systems-related
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

荻野 槙子  東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2019-04-25 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥3,100,000 (Direct Cost: ¥3,100,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Keywordsマルチフェロイクス / 磁性体 / 光起電力効果 / テラヘルツ / 光物性 / らせん磁性 / テラヘルツ分光
Outline of Research at the Start

光を用いてスピンのもつ創発物性を開拓するため、1.様々な光学過程における電気磁気光学効果、2.電気磁気光学効果による超高速磁化制御、3.電気磁気光学効果をプローブとした電気磁気ゆらぎと臨界現象の観測の3つを軸とする。1では、これまでに観測されてきた電気磁気光学効果は吸収過程におけるものであったが、発光やラマンなど未開拓な光学過程における効果を観測する。2では電気磁気光学効果の逆効果として期待される光電場による磁化制御を行う。3ではマルチフェロイクスで存在が予測されているゆらぎや臨界現象を観測し、時間スケールやドメイン形成過程を明らかにする。

Outline of Annual Research Achievements

バルク光起電力効果の機構の一つであり、電子の幾何学的位相を反映した電流として注
目されているシフト電流をエレクトロマグノン励起により高効率に実現した。一般的にシ
フト電流はバンド間遷移などの電子の励起に伴って生じると考えられてきた。一方、磁気励起であるエレクトロマグノン励起に伴うシフト電流が生じることが理論的に提案されている。これはテラヘルツ領域の光起電力効果、加えて光キャリアを伴わない光起電力効果の機構という点で新しい現象である。そこでエレクトロマグノンの性質がよく知られているサイクロイド型磁性体でエレクトロマグノンシフト電流を観測することを目的とした。サイクロイド型磁性体に600 kV/cmの電場振幅をもつ高強度テラヘルツパルスを照射し、同期して流れる電流を電気的に測定した。その結果、バルク光起電力効果による光電流が観測された。テラヘルツ誘起のため光キャリアを生じさせず、加えて予想される熱的効果の10 倍以上の光電流が観測されたことから、観測された光電流がシフト電流であると結論付けた。観測されたシフト電流を、これまでに強誘電体で観測されてきた可視、近赤外領域におけるバルク光起電力効果と定量的に比較すると、同程度の大きさであることが明らかになった。理論研究、第二高調波発生の先行研究との比較からエレクトロマグノンシフト電流の高効率性はマルチフェロイクスの電子分極が大きいことに由来すると推察した。

Research Progress Status

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • Research Products

    (7 results)

All 2022 2021 2020 2019

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Journal Article] Heteroepitaxial growth of wide bandgap cuprous iodide films exhibiting clear free-exciton emission2021

    • Author(s)
      Inagaki S.、Nakamura M.、Okamura Y.、Ogino M.、Takahashi Y.、Peng L. C.、Yu X. Z.、Tokura Y.、Kawasaki M.
    • Journal Title

      Applied Physics Letters

      Volume: 118 Issue: 1 Pages: 012103-012103

    • DOI

      10.1063/5.0036862

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Gyrotropic birefringence via electromagnon resonance in a multiferroic of spin origin2020

    • Author(s)
      M. Ogino, Y. Kaneko, Y. Tokura, and Y. Takahashi
    • Journal Title

      Physical Review Research

      Volume: 2 Issue: 2 Pages: 023345-023345

    • DOI

      10.1103/physrevresearch.2.023345

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] サイクロイド型磁性体におけるエレクトロマグノンシフト電流2022

    • Author(s)
      荻野槙子、岡村嘉大、金子良夫、十倉好紀、高橋陽太郎
    • Organizer
      日本物理学会第77回年次大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] Gyrotropic birefringence via electromagnon resonance in multiferroic manganite2021

    • Author(s)
      M. Ogino, Y. Kaneko, Y, Tokura, Y. Takahashi
    • Organizer
      14th Pacific Rim Conference on Ceramic and Glass Technology
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] マルチフェロイクスにおけるシフト電流2021

    • Author(s)
      荻野槙子、岡村嘉大、金子良夫、十倉好紀、高橋陽太郎
    • Organizer
      日本物理学会年次大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] Eu1-xYxMnO3のエレクトロマグノン共鳴における電気磁気光学効果の全体像2020

    • Author(s)
      荻野槙子、金子良夫、十倉好紀、高橋陽太郎
    • Organizer
      日本物理学会秋季大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] Natural optical activity in cycloidal magnet2019

    • Author(s)
      Makiko Ogino, Yoshio Kaneko, Yoshinori Tokura, Youtarou Takahashi
    • Organizer
      CEMS Symposium on Emergent Quantum Materials
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2019-05-29   Modified: 2024-03-26  

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