| Research Abstract |
本研究は,2次元・3次元ナノスケール構造を人為的に形成した磁性構造体を形成し,そのスピン依存線形・非線形光学特性を総合的に解明することで,スピン制御可能な新たな光材料の創製と,そのマイクロ光磁気デバイスへの基礎的性質を探求しようとするものである.以下にH21年度の成果の概略を述べる.
1.2次元磁性フォトニック結晶:電子線リソグラフィによって石英基板上にフォトレジストの線状1次元ナノ周期パターンを作製し,その上にSiO2と磁性ガーネット(Bi:YIG)を7対積層することで,断面が波状の構造体を作製した.この試料では,積層構造の1次元磁性フォトニック結晶のフォトニックバンドギャップ(PBG)よりも,短波長側に新たに構造に起因したPBGが現れ,そこでファラデー回転角を4倍増大させることができた.
2.3次元磁性フォトニック結晶:シリカ球のオパールテンプレートの上にイオンビームスパッタ法でBi:YIGを成膜することで,シリカ球の上にキャップ状に堆積する構造を作製した.また,作製した構造体をエッチングすることにより,局在波長で符号が逆転する極カー回転角が現れ,Bi:YIG単層膜よりも約10倍の増大が得られた.
3.プラズモニック磁気光学材料:Au粒子とBi:YIG複合膜の形成では,これまでのAu粒子を薄膜加熱で形成する方法を改善し,電子線露光法を用いることで周期配列Au粒子を作製した.正方配列Au粒子の性能指数では熱処理によって形成したランダム配列のときより向上させることができた.また,共鳴波長が粒子間隔に比例して長波長側にシフトし,粒径が大きくなると長波長にシフトする傾向があった.
4.1次元マグニック結晶:YIG基板の上に線幅300nmのCu線を周期400nmで10個配列した構造を作製することによって,GHz帯において,スピン波バンドギャップを形成させ,さらに欠陥を設けることによって,局在モードを発現させることができた.バンドエッジ端を利用することで高感度磁界センサ[4500(%/Oe)]設計することができた.
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