Efficient terahertz emission based on spin caloritronics

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 18KK0377
• Research Category: Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (A))
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Applied materials
• Research Institution: Nagoya University (2020-2023); Tohoku University (2018-2019)
• Principal Investigator: Mizuguchi Masaki 名古屋大学, 未来材料・システム研究所, 教授 (50397759)
• Project Period (FY): 2019 – 2023
• Keywords: スピンカロリトロニクス

Outline of Final Research Achievements

The purpose of this study is to create spin caloritronics phenomena based on completely new physical concepts by incorporating an ultrashort laser pulse method to study spin dynamics. Time-resolved measurements of the anomalous Nernst effect were carried out by irradiating the FePt thin film with laser pulse, and the fast anomalous Nernst effect was successfully observed. In addition, terahertz emission was observed by irradiating a Pt / FePt bilayer thin film with laser pulse, and it was clarified that multiple physical mechanisms contribute to the terahertz emission. These results suggest the possibility of realising highly efficient terahertz oscillation phenomena based on spin caloritronics.

Free Research Field

磁性材料、スピントロニクス

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、磁性薄膜にパルスレーザーを照射することにより、テラヘルツ波の放射を観測し、複数の物理メカニズムがテラヘルツ波の放射に寄与していることを明らかにした。そのため、熱流とテラヘルツ領域の電磁波の相関に係る包括的な物理の解明・学理の構築が図られ、学術的意義があった。また、本研究で得られた成果を応用することにより、医療分野における可視化技術や非破壊検査、あるいは近距離通信などへの応用展開が実現されることが見込まれる。そのため、新たなデバイス創成へのパラダイムを拓くことにより、市場規模の大きな分野へインパクトを与えることが見込まれ、社会的意義も大きいと考えられる。