2018 Fiscal Year Annual Research Report
Study on light-THz wave conversion via spin current
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16H03846
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
水上 成美 東北大学, 材料科学高等研究所, 教授 (00339269)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鈴木 和也 東北大学, 材料科学高等研究所, 助教 (20734297)
飯浜 賢志 東北大学, 材料科学高等研究所, 助教 (70826073)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | スピントロニクス / スピン流 / テラヘルツ波 / パルスレーザー / スピンポンピング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
金属磁性体／非磁性金属二層膜にパルス光を照射すると、テラヘルツ波パルスが発生する。この現象は磁性体がパルス光を吸収することで超拡散スピン流が発生し、テラヘルツ波に変換されるため生じるとされるが、その現象の理解は全く十分ではない。本研究では、スピン流を介した光・テラヘルツ波変換の実用へ至る道筋を得ることを目指し、超高周波スピン流の発生メカニズムとスピンポンポングの関係、そしてスピン流からテラヘルツ波の変換機構について知見を得ることを目的とした。
まず、光誘起テラヘルツ波放射における変換メカニズムについてさらなる知見を得るため、コバルト鉄系の合金において光誘起テラヘルツ波放射の組成依存性を調べた。その結果、放射するテラヘルツ波の大きさが組成に強く依存することが分かり、フェルミ準位付近のスピン分極電子状態が関与していることが明らかとなった。
並行して、光誘起テラヘルツ波放射に対するスピンポンピング効果の寄与を明らかにするため、前年度の成果をベースに、高磁気異方性マンガン系規則合金のテラヘルツ波放射を調べた。放射インピーダンスを十分に高めるため、結晶成長条件を最適化することで全金属層厚が7 nmと極薄で、かつ様々な組成のマンガン合金を特殊な規則合金下地上に成長することに成功した。また、これらの試料についてポンプ・プローブ法により磁化ダイナミクスを調べ、サブテラヘルツ領域の磁化才差ダイナミクスを観測した。磁化才差のダンピング定数がエンハンスされていることから、スピンポンピング効果によるサブテラヘルツスピン流が生じていると期待される。また、これらの試料では明瞭な光誘起テラヘルツ波放射が観測された。放射テラヘルツ波の大きさに加えて、その波形にも組成による違いが観測されたことから、スピンポンピング効果が関与している可能性がある。
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| Research Progress Status |
平成30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 |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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