2018 Fiscal Year Annual Research Report
非線形光学プローブによる室温人工マルチフェロイック物質の開拓と新機能創出
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17H04844
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
松原 正和 東北大学, 理学研究科, 准教授 (50450648)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | マルチフェロイック物質 / メタマテリアル / 非線形光学効果 / 光第二高調波発生 / 光ガルバノ効果 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、光の波長サイズ以下のナノ空間を人工的に設計・制御することで、多機能性と室温動作を兼ね備える革新的な人工マルチフェロイック物質の開発を行うことを目的とする。本年度は、数種類の人工マルチフェロイック薄膜を作製し、それを用いた磁気光ガルバノ効果の測定や光第二高調波発生の検出を行った。
まず、垂直磁気異方性を持つ室温強磁性体に数百ナノメートル程度の人工構造を電子線描画により導入し、「空間反転対称性の破れ」と「時間反転対称性の破れ」を同時に満たす人工マルチフェロイック物質を作製した。試料の評価は原子間力顕微鏡などを用いて行い、設計通りの構造ができていることを確認した。また、試料の磁気特性の評価を磁気Kerr効果やFaraday効果を用いて行った。
次に、フェムト秒レーザー（波長：690-1040nm、パルス幅：100fs、繰り返し周波数：80MHz）により対称性を制御した人工マルチフェロイック物質を励起したところ、外場を印加することなく光電流（スピン偏極電流）が流れることが分かった。また、光の偏光によりその流れる方向や大きさを制御できることが明らかになった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
昨年度購入した一体型広波長域フェムト秒レーザーを用いた測定系の整備が終わり、予定通り研究を行うことができている。
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| Strategy for Future Research Activity |
室温強磁性体に人工的な非反転対称構造を導入することで、「空間反転対称性の破れ」と「磁気（スピン）」を組み込んだ室温人工マルチフェロイック物質を作製する。また、そのような「空間反転対称性の破れ」と「時間反転対称性の破れ」に起因した新規光機能を探索する。具体的には、
・イオンビームスパッタ装置、イオンビームエッチング装置、電子線描画装置などを用いた人工マルチフェロイック物質の作製
・原子間力顕微鏡などを用いた試料評価
・磁気カー効果やファラデー効果を用いた磁気特性の評価
・フェムト秒レーザー励起による光第二高調波発生や磁気光ガルバノ効果の測定
などを行う。
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