2021 Fiscal Year Annual Research Report
Control of magnetization by terahertz pulses and ferromagnetic spin dynamics
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20H02206
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
中嶋 誠 大阪大学, レーザー科学研究所, 准教授 (40361662)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
好田 誠 東北大学, 工学研究科, 准教授 (00420000)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | テラヘルツ / 磁化 / 超高速 / 磁性体 / スピン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
テラヘルツ波励起および光励起による磁性体の超高速スピンダイナミクスを明らかにすることを目的とし、研究を実施している。特に光励起過程における電子励起やフォノン励起によるマグノンへの寄与の過程や、テラヘルツ励起による直接マグノンを励起する際の違いなどを調べる。光励起スピン流がテラヘルツ放射におよぼす過程を明らかにすることも重要な課題である。希土類オルソフェライト試料の単結晶成長を実施し、作製した良質の大型単結晶試料を用いて、超高速分光測定を実施した。当初の計画どおりに、電子励起およびフォノン励起の直接励起から誘起されるスピン再配列転移ダイナミクスを観測し、その初期過程の遷移時間等の評価を行った。本結果については、Physical Review Letters誌に掲載(2021年)され、その評価は学術的にも高い評価をうけていることが確認された。室温近傍にデザインしたスピン再配列転移の制御に向けて、テラヘルツ制御実験を実施中である。作製した単結晶試料より薄膜試料を準備し、金属微細共振器を組み合わせた超高速制御の実験を進めているところである。
光励起スピン流によるテラヘルツ波放射が生じる磁性体ヘテロ構造素子では、Fe/Pt, Co/Pt に加えて、CoFeB/Pt等の試料をマグネトロンスパッタリングにより作製した。非磁性層を２層にした３層系の試料の作製も実施した。光パルス励起によってテラヘルツ波を発生させ、その放射時間波形の観測を行った。照射直後に生じる光励起スピン流がヘテロ界面近傍で寄与するスピンホール効果とテラヘルツ放射強度やその時間波形の関係について比較を行った。ヘテロ構造試料の伝導評価によるしたスピンホール角の計測と合わせて、テラヘルツ放射強度の計測を行い、それらに相関があることを確認することに成功した。
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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
コロナ禍のために、出張等が大きく制限され、研究の制限等により、計画通りに実行できないなどの弊害が生じてきたが、本年では、コロナ禍における対策も十分に行い、その苦境を乗り越えて、概ね計画どおりに進展することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続きテラヘルツ波・光パルス励起やテラヘルツ波放射による磁気ダイナミクスの研究をすすめる。
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[Journal Article] High stable optical beats in laser chaos for CW THz-TDS system2022
Author(s)
Kuwashima Fumiyoshi、Jarrahi Mona、Cakmakyapan Semih、Morikawa Osamu、Shirao Takuya、Iwao Kazuyuki、Kurihara Kazuyoshi、Kitahara Hideaki、Furuya Takashi、Wada Kenji、Nakajima Makoto、Tani Masahiko
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Journal Title
Terahertz, RF, Millimeter, and Submillimeter-Wave Technology and Applications XV
Volume: -
Pages: -
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Presentation] Azimuthal angle dependence of terahertz emission intensity for the epitaxial magnetic heterostructure2021
Author(s)
M. Nakajima, T. Shoei1, Liu Shuang, T. Matsunaga, V. Mag-usara, V. Agulto, M. Kohda, T. Ryan, H. Gamou, Y. Du, S. Karube, J. Nitta, M. Asakawa, and M. Tani,
Organizer
JSAP-OSA Joint Symposia 2021
Int'l Joint Research
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[Presentation] Spintronic Terahertz Emission And Magnetic Anisotropy Of Epitaxial Platinum Heterostructures On MgO(110) Substrate2021
Author(s)
S. Tetsukawa, V.K. Mag-usara, V. Agulto, M. Kohda, R. Thompson, H. Gamou, Y. Du, S. Karube, M. Tani, M. Asakawa, M. Nakajima
Organizer
46th International Conference on Infrared, Millimeter and Terahertz Waves (IRMMW-THz 2021)
Int'l Joint Research
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