Observation of ultra-fast magnetic response by a time-resolved photoemission electron microscope

2010 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 18101004
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Nanostructural science
• Research Institution: Japan Synchrotron Radiation Research Institute
• Principal Investigator: KINOSHITA Toyohiko Japan Synchrotron Radiation Research Institute, 利用研究促進部門, 主席研究員 (60202040)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): MURO Takayuki 財団法人高輝度光科学研究センター, 利用研究促進部門, 主幹研究員 (50416385) ; OHKOUCHI Takuo 財団法人高輝度光科学研究センター, 利用研究促進部門, 研究員 (00435596) ; KOTSUGI Masato 財団法人高輝度光科学研究センター, 利用研究促進部門, 研究員 (60397990) ; OHTANI Yoshichika 東京大学, 物性研究所, 教授 (60245610) ; OKUDA Taichi 広島大学, 放射光科学研究センター, 准教授 (80313120) ; KOBAYASHI Keisuke 独立行政法人物質材料研究機構, 共用ビームステーション長 (50372149) ; MATSUSHITA Tomohiro 財団法人高輝度光科学研究センター, 制御情報部門, 主幹研究員 (10373523) ; GUO Fungchung 財団法人高輝度光科学研究センター, 利用研究促進部門, 研究員 (40416376) ; OHSAWA Hitoshi 財団法人高輝度光科学研究センター, 利用研究促進部門, 研究員 (00443549) ; NAKAMURA Tetsuya 財団法人高輝度光科学研究センター, 利用研究促進部門, 主幹研究員 (70311355) ; FUKUMOTO Keiki 東京工業大学, 理学部, 研究員 (20443559)
• Research Collaborator: ARAI Kuniaki 東京大学, 物性研究所, 博士課程 ; KIMURA Takashi 九州大学, 稲盛フロンティアセンター, 教授 ; MATSUI Shinji 兵庫県立大学, 高度産業科学技術研究所, 教授 ; HARUYAMA Yuuichi 兵庫県立大学, 高度産業科学技術研究所, 助教
• Project Period (FY): 2006 – 2010
• Keywords: メゾスコピック物理

Research Abstract

We have successfully constructed pump&probe time-resolved photoemission electron microscope system (TRPEEM) at the soft-x-ray beamline of SPring-8. Combining TRPEEM with magnetic circular dichroism effect in absorption spectra, dynamics of the vortex structure of small magnetic dots could be observed in sub nsec regime in respond to magnetic field pulse. The interaction effect between the neighboring dots was also observed. Further, dynamical observation against the electric field pulse and laser beam pulse also became possible.

Research Products

• [Journal Article] XMCD-PEEM study on magnetized Dy-doped Nd-Fe-B permanent magnet (2011)
  • Author(s): R.Yamaguchi, K.Terashima, K.Fukumoto, Y.Takeda, M.Kotsugi, Y.Miyata, K.Mima, S.Komori, S.Itoda, Y.Nakatsu, M.Yano, N.Miyamoto, T.Nakamura, T.Kinoshita, Y.Watanabe, A.Manabe, S.Suga, S.Imada
  • Journal Title: IBM Journal of Research and Development in press
• [Journal Article] Dynamics of magnetostatically coupled vortices observed by time-resolved photoemission electron microscopy (2011)
  • Author(s): K.Arai, T.Okuda, K.Fukumoto, M.Kotsugi, T.Ohkouchi, K.Kodama, T.Kimura, Y.Haruyama, T.Nakamura, T.Matsushita, H.Osawa, T.Muro, S.Matsui, A.Kakizaki, Y.Otani, T.Kinoshita
  • Journal Title: Japanese Journal of Applied Physics 50 Pages: 053001-1-6
• [Journal Article] Magnetic configuration of submicron-sized magnetic patterns in domain wall motion memory (2010)
  • Author(s): N.Ohshima, H.Numata, S.Fukami, K.Nagahara, T.Suzuki, N.Ishiwata, K.Fukumoto, T.Kinoshita, T.Ono
  • Journal Title: Journal of Applied Physics 107 Pages: 103912-1-9
• [Journal Article] Complete assignment of Spin Domains in Antiferromagnetic NiO(100) by Photoemission Electron Microscopy and Cluster Model Calculation (2010)
  • Author(s): K.Arai, T.Okuda, A.Tanaka, M.Kotsugi, K.Fukumoto, M.Oura, Y.Senba, H.Ohashi, T.Nakamura, T.Matsushita, T.Muro, A.Kakizaki, T.Kinoshita
  • Journal Title: Journal of Physical Society of Japan 79 Pages: 013703-013707. And Erratum 038001.
• [Journal Article] Correlation between exchange bias field and domain size of ferromagnetic layers in Mn-Ir/Co-Fe bilayers (2009)
  • Author(s): H.Takahashi, M.Tsunoda, K.Fukumoto, T.Nakamura, K.Arai, T.Kinoshita, M.Takahashi
  • Journal Title: Journal of Applied Physics 105 Pages: 07D720-1-3
• [Journal Article] Construction and development of a time-resolved XMCD-PEEM system using femtsecond laser pulses at BL-25SU SPring-8 (2008)
  • Author(s): K.Fukumoto, K.Arai T.Matsushita, H.Osawa, T.Nakamura, T.Muro, T.Kimura, Y.Otani, T.Kinoshita
  • Journal Title: Review of Scientific Instruments 79 Pages: 063903-1-5
• [Journal Article] Characterization of spectroscopic photoemission and low energy electron microscope using multi-polarized soft x-rays at BL17SU/SPring-8 (2007)
  • Author(s): F.-Z.Guo, T.Muro, T.Matsushita, T.Wakita, H.Ohashi, Y.Senba, T.Kinoshita, K.Kobayashi, Y.Saitoh, T.Koshikawa, T.Yasue, M.Oura, T.Takeuchi, S.Shin
  • Journal Title: Review of Scientific Instrumentation 78 Pages: 066107-1-3
• [Presentation] ミクロンサイズ磁気円盤配列における磁気ダイナミクスの時間分解光電子顕微鏡観測 (2011)
  • Author(s): 新井邦明、奥田太一、福本恵紀、小嗣真人、大河内拓雄、児玉謙司、木村崇、春山雄一、中村哲也、松下智裕、大沢仁志、室隆桂之、松井真二、柿崎明人、大谷義近、木下豊彦
  • Organizer: 第24回日本放射光学会
  • Place of Presentation: つくば国際センター
  • Year and Date: 20110107-20110110
• [Presentation] (震災のため実施はされなかったが、発表成立の取り扱い。)"パルスレーザーを用いた垂直磁化GdFeCo薄膜の光誘起磁化反転" (2011)
  • Author(s): 大河内拓雄, 藤原秀紀, 菅滋正, 木下豊彦, 小嗣真人, 角田匡清, 塚本新, 関山明, 新井邦明, 中村哲也, 他4名
  • Organizer: 日本物理学会第66回年次大会
  • Place of Presentation: 新潟大学
  • Year and Date: 2011-03-28
• [Presentation] (震災のため実施はされなかったが、発表成立の取り扱い。)"SPELEEMを用いたCo/Ni細線中の電流誘起磁壁移動観察" (2011)
  • Author(s): 小山知弘, 大嶋則和, 千葉大地, 小嗣真人, 大河内拓雄, 谷川博信, 深見俊輔, 永原聖万, 鈴木哲広, 石綿延行, 木下豊彦, 小野輝男
  • Organizer: 日本物理学会第66回年次大会
  • Place of Presentation: 新潟大学
  • Year and Date: 2011-03-28
• [Presentation] XMCD-PEEMによる3%Si-Fe(110)の局所磁区構造の観察 (2010)
  • Author(s): 鈴木雅彦、岩田圭司、橋本道廣、上田将人、松岡由明、安江常夫、小嗣真人、大河内拓雄、木下豊彦、渡辺義夫、田中幸基、越川孝範
  • Organizer: 放射光表面科学部会・顕微ナノ材料科学研究会合同シンポジウム
  • Place of Presentation: 東工大
  • Year and Date: 20101210-20101211
• [Presentation] Assignment of 3D spin axes of antiferomagnetic domains and domain walls of NiO : Combined study of MLD-PEEM and cluster model calculation (2010)
  • Author(s): 木下豊彦(招待講演)
  • Organizer: 6^<th> Internatonal workshop on nano-scale spectroscopy and nanotechnology
  • Place of Presentation: Kobe, Japan
  • Year and Date: 20101025-20101029
• [Presentation] Observation of Magnetostatically Coupled Vortices Motions in Micron-Sized Disks by Time-Resolved Photoemission Electron Microscopy (2010)
  • Author(s): K.Arai, T.Okuda, K.Fukumoto, M.Kotsugi, T.Ohkouchi, K.Kodama, T.Kimura, Y.Haruyama, T.Nakamura, T.Matsushita, H.Osawa, T.Muro, S.Matsui, A.Kakizaki, Y.Otani, Kinohita
  • Organizer: 6^<th> Internatonal workshop on nano-scale spectroscopy and nanotechnology
  • Place of Presentation: Kobe, Japan
  • Year and Date: 20101025-20101029
• [Presentation] Thermal Behavior of Magnetic Domain Structure in 3% Si-Fe(110) by XMCDPEEM (2010)
  • Author(s): 安江常夫, 岩田圭司, 鈴木雅彦, 橋本道廣, 上田将人, 松岡由明, M.Kotsugi, 木下豊彦, 渡辺義夫, 田中幸基, 越川孝範
  • Organizer: 6^<th> Internatonal workshop on nano-scale spectroscopy and nanotechnology
  • Place of Presentation: Kobe, Japan
  • Year and Date: 20101025-20101029
• [Presentation] Complete assignment of 3D spin axes of antiferomagnetic domains and somain walls of NiO : Combined study of MLD-PEEM and cluster model calculation (2010)
  • Author(s): 新井邦明, 奥田太一, 田中幸基, M.Kotsugi, 福本恵紀, T.Ohkouchi, 中村哲也, 松下智裕, 室隆桂之, M.Oura, Y.Senba, H.Ohashi, 柿崎明人, 木下豊彦
  • Organizer: 37^<th> International Conference on Vacuum Ultraviolet and X-ray Physics (VUVX 2010)
  • Place of Presentation: Vancouver
  • Year and Date: 20100711-20100716
• [Presentation] TemporalandLateral Resolved Experiments using Photoelectron Emission Microscopy (2010)
  • Author(s): 福本恵紀
  • Organizer: Condensed Matter Science for the Next Generation Light Source
  • Place of Presentation: Berkley, USA
  • Year and Date: 20100507-20100509
• [Presentation] 時間分解光電子顕微鏡による微小領域磁性の観察 (2010)
  • Author(s): 木下豊彦(招待講演)
  • Organizer: 真空・表面科学合同講演会(第30回表面科学学術講演会・第51回真空に関する連合講演会)
  • Place of Presentation: 大阪大学
  • Year and Date: 2010-11-06
• [Presentation] ポンプ・プローブ時間分解光電子顕微鏡の開発 (2010)
  • Author(s): 木下豊彦(招待講演)
  • Organizer: 第13回XAFS討論会
  • Place of Presentation: 立命館大学
  • Year and Date: 2010-09-06
• [Presentation] 時間分解光電子顕微鏡による超高速磁気応答現象の観測 (2010)
  • Author(s): 木下豊彦(招待講演)
  • Organizer: SPring-8利用推進協議会 先端磁性材料研究会 第4回研究会「スピンダイナミクスと光誘起磁化過程 ～放射光計測の動向と将来への期待～」
  • Place of Presentation: 東京総評会館
  • Year and Date: 2010-08-05
• [Presentation] 放射光光電子顕微鏡による微小磁性状態の観察 (2010)
  • Author(s): 木下豊彦(招待講演)
  • Organizer: 第57回応用物理学関係連合講演会シンポジウム ナノスケール分光法による顕微評価・解析技術の最前線
  • Place of Presentation: 東海大学
  • Year and Date: 2010-03-17
• [Presentation] Spectro-microscopy analysis on surfaces and interfaces assisted by synchrotron radiation (2009)
  • Author(s): 木下豊彦(招待講演)
  • Organizer: International workshop on electron spectroscopy for gas-phase molecules and solid surfaces
  • Place of Presentation: Matsushima
  • Year and Date: 20091012-20091015
• [Presentation] Absolute assignment of spin domains in NiO by photoemission electron microscopy and cluster model calculation (2009)
  • Author(s): 新井邦明, 奥田太一, M.Kotsugi, 福本恵紀, M.Oura, Y.Senba, H.Ohashi, 中村哲也, 松下智裕, 室隆桂之, 柿崎明人, 田中幸基, 木下豊彦
  • Organizer: 11-th International Conference on Electronic Spectroscopy and Structure
  • Place of Presentation: Nara
  • Year and Date: 20091006-20091010
• [Presentation] Observation of mesoscopic magnetic vortex dynamics by photoemission electron microscopy (2009)
  • Author(s): 新井邦明, 奥田太一, 福本恵紀, M.Kotsugi, 児玉謙司, T.Ohkouchi, 木村崇, H.Osawa, 中村哲也, 松下智裕, 室隆桂之, 柿崎明人, 大谷義近, 木下豊彦
  • Organizer: 11-th International Conference on Electronic Spectroscopy and Structure
  • Place of Presentation: Nara
  • Year and Date: 20091001-20091010
• [Presentation] Recent Activities and Status of the Spectroscopy Beamlines at SPring-8 (2007)
  • Author(s): 木下豊彦(招待講演)
  • Organizer: International workshop on Synchrotron Facilities for the development of Science and Technology in the Central and Eastern Europe
  • Place of Presentation: Bruno,チェコ共和国
  • Year and Date: 20071120-20071121
• [Presentation] Development of time-resolved Photoelectron Emission Microscope for pump & probe measurements using fs-laser and SR light at SPring-8 (2007)
  • Author(s): 木下豊彦, 福本恵紀, 新井邦明, 松下智裕, H.Osawa, 中村哲也, 室隆桂之, 木村崇, 大谷義近
  • Organizer: 15^<th> International Conference on Vacuum Ultraviolet Radiation Physics
  • Place of Presentation: Berlin, Germany
  • Year and Date: 2007-07-30
• [Book] 磁気イメージングハンドブック (2010)
  • Author(s): 大嶋則和、小野寛太、木下豊彦, 他26名
  • Total Pages: 440
  • Publisher: 共立出版 日本磁気学会編、共立出版
• [Remarks] ホームページ等
  • URL: http://www.spring8.or.jp