| Project/Area Number |
19J21797
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 13020:Semiconductors, optical properties of condensed matter and atomic physics-related
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
松本 慧大 九州大学, 理学府, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2019-04-25 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000)
Fiscal Year 2021: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2020: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2019: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
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| Keywords | マグノン / フォノン-ポラリトン / ポンププローブ法 / カイラル磁性 / スピン波 / ポンププローブイメージング / カイラル磁性体 |
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| Outline of Research at the Start |
DMI 環境下のスピン波のダイナミクスを空間的に研究した例は少なく、DMI に起因した特殊な磁気構造をスピン波が伝播する際の物理は明らかではなかった。光は偏光・強度・波長・空間波形を制御できるなど自由度が高いため、それらを研究することに適している。本研究の完成によって、スピン波と特殊な磁気構造との相互作用や、非相反伝播の物理が明らかになり、さらには DMI の測定も行うことができる。光とそれらの関係を研究したり、非相反性の研究によってスピン波の整流性を操作したりすることができれば、光磁気ディスクやスピン波を用いた情報伝達媒体などの応用に向かう分野へ大きく貢献することができる
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度は、スパースモデリングによる解析手法を用いてポンププローブイメージング法で測定した分散関係を明瞭化した。これにより、マグノンを含むの分散関係を短時間かつ高精度に推定することを可能にした。
また、強誘電かつ反強磁性であるBiFeO3と同じ結晶構造をもつ強誘電体LiNbO3において、フォノン-ポラリトンの時空間波形を実験的に観測し、マクスウェル方程式を用いた数値計算によって再現した。これにより励起・検出メカニズムと物理的性質を明らかにし、縦波と横波のフォノン-ポラリトンを選択的に検出する手法を確立することができた。
本年度は次段階として、BiFeO3においても同様のポンププローブイメージング測定を行った。LiNbO3の場合と同様に縦波と横波のフォノン-ポラリトンが明瞭に観測された。BiFeO3のカイラル磁気構造に由来するエレクトロマグノンの分散関係と、フォノン-ポラリトンの分散関係が交わるはずの点において、遅い群速度の素励起が存在していた。この結果はエレクトロマグノンとフォノン-ポラリトンの結合と分散関係の反交差を示唆している。
その分散関係上の点において温度依存性を測定したところ、先行研究で報告されていたエレクトロマグノンの温度依存性と一致していることがわかった。これによりエレクトロマグノンとフォノンポラリトンが結合した、マグノン-フォノン-ポラリトンの存在が裏付けられた。さらに励起光の偏光依存性を測定すると、フォノン-ポラリトンの偏光依存性と一致していたため、マグノン-フォノン-ポラリトンはフォノン-ポラリトンのテラヘルツ電磁場により励起されていることが明らかになった。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 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。
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