2021 Fiscal Year Annual Research Report
Photoinduced spin dynamics in correlated itinerant magnets
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19K23419
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
小野 淳 東北大学, 理学研究科, 助教 (40845848)
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| Project Period (FY) |
2019-08-30 – 2022-03-31
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| Keywords | 遍歴磁性体 / 光誘起相転移 / 光誘起ダイナミクス / スピンカイラリティ / ディラック半金属 / スピン軌道トルク / スピントロニクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度までに得られた結果についてさらに詳細な解析を行い，主に以下の成果が得られた。
(1)空間反転対称性を持つ三角格子上の強磁性金属状態に直線偏光テラヘルツパルスを照射することでスピンスカラーカイラル状態が実現することが明らかになっていたが，そのカイラリティの符号が円偏光の左右によって選択的に制御できることが見出された。このような円偏光による選択性は光振幅に対して非単調的かつ非摂動的な振る舞いを示しており，強い光照射によって実現する非平衡状態において，スカラーカイラリティと円偏光自由度とが結合していることを示唆する。
(2)スピン軌道相互作用の存在が本質的に重要となる反強磁性ディラック半金属における光誘起ダイナミクスの解析を行った。スピントロニクス分野ではこれまで直流電流から誘起される交替的なスピン軌道トルクによる交替磁化方向のスイッチングが行われており，高効率な磁性制御法として注目を集めていたが，光パルス照射による高速なダイナミクスに関する研究は限定的であり，特に磁気構造と結合した電子構造については未解明であった。本研究では磁気構造と電子構造の両方を取り入れた理論模型を採用し，直流電場とテラヘルツパルス電場によって誘起される実時間発展を調べた。その結果，外部電場に追随して流れる反磁性電流によって交替的なトルクが生じ，これと磁気異方性に起因するトルクの協奏によって，ピコ秒程度の時間スケールで交替磁化方向が回転すること，ならびに回転に伴ってディラック点のバンドギャップが変調することが明らかになった。
補助事業期間を延長した令和3年度は成果発表に注力した。上記(1)は現在論文を投稿中であり，(2)の成果はnpj Computational Materials誌に掲載された。また，国際会議2件を含む口頭発表を行った。
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