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2021 Fiscal Year Annual Research Report

Millimeter- and Terahertz- Wave Absorber Designed by Antiferromagnetic Resonance of Iron-Based Corundum Oxides

Research Project

Project/Area Number 20J12063
Research InstitutionNational Institute for Materials Science

Principal Investigator

林 兼輔  国立研究開発法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, 特別研究員(PD)

Project Period (FY) 2020-04-24 – 2022-03-31
Keywords光アイソレーター / 磁気光学効果 / ガーネット酸化物
Outline of Annual Research Achievements

本研究は進度が早く、当初令和3年度に行うことを計画していた研究内容が令和2年度中に完了している。そのため、更なる研究の発展として、薄膜状態のα-Fe2O3のAFMRを調べるために、令和3年度はアメリカ合衆国のMITにて酸化物薄膜の作製方法であるPLD法と酸化物薄膜の物性評価法の習得を行った。
PLD法と酸化物薄膜の物性評価の基礎として、Si基板上でのBi添加のイットリウム鉄ガーネット(Bi-YIG)とテルビウム鉄ガーネット(Bi-TbIG)薄膜の作製とその物性評価の研究を行った。Bi-YIGとBi-TbIGは高い磁気光学効果を示す材料であり、光アイソレーターへの応用がなされている。本研究においても、最終的にBi-YIGとBi-TbIGをSiのICチップ上に蒸着し、Si基板上にCOMSと共存する一体型の光アイソレーターを作製することを目標にしている。
Bi-YIGに関する実験結果として、BiとYの比であるBi/(Bi+Y)が0.47まではSi基板上でガーネット相が単相で存在し、それ以上ではBiとSi基板が反応しBi2SiO5が形成することが確認された。磁気光学効果に関しては、Bi/(Bi+Y)が0.47の試料において1550nmの波長におけるFaraday rotation (FR)が1800deg./cmであることが分かった。Bi-TbIGに関する実験結果として、Bi/(Bi+Tb)が0.54まではSi基板上でガーネット相が単相で存在し、それ以上ではBiとSi基板が反応しBi2SiO5が形成することが確認された。また、Bi/(Bi+Tb)が0.54である試料の1550nmの波長におけるFRが2200deg./cmであることも分かった。以上のことからBi-TbIGの方が高いFRを示すため、Bi-TbIGを利用した光アイソレーターをSi基板上に現在作製中である。

Research Progress Status

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (4 results)

All 2022 2021

All Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 2 results) Presentation (2 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Journal Article] Control of antiferromagnetic resonance and the Morin temperature in cation doped α- Fe2-xMxO3 (M = Al, Ru, Rh, and In)2021

    • Author(s)
      Hayashi Kensuke、Yamada Keisuke、Shima Mutsuhiro、Ohya Yutaka、Ono Teruo、Moriyama Takahiro
    • Journal Title

      Applied Physics Letters

      Volume: 119 Pages: 032408~032408

    • DOI

      10.1063/5.0053586

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Textured growth of Co-Fe-Ga alloy films via topotactic transformation from highly oriented precursor and spinel oxide2021

    • Author(s)
      Ohno Yuta、Hayashi Kensuke、Yamada Keisuke、Shima Mutsuhiro
    • Journal Title

      Materials Letters

      Volume: 302 Pages: 130306~130306

    • DOI

      10.1016/j.matlet.2021.130306

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] CRYSTALLIZATION OF MAGNETO-OPTICAL BISMUTH YTTRIUM IRON GARNET FILMS ON SILICON SUBSTRATES2022

    • Author(s)
      Kensuke Hayashi, Caroline A. Ross
    • Organizer
      Magnetics and Optics Research International Symposium 2022
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Crystallization of magneto-optical bismuth terbium iron garnet films2022

    • Author(s)
      Kensuke Hayashi, Qingyang Du, Takian Fakhrul, Juejun Hu, Caroline A. Ross
    • Organizer
      2022 Joint MMM-intermag,
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2022-12-28  

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