2023 Fiscal Year Annual Research Report
Research of synthetic antiferromagnet for THz devices with Brillouin light scattering
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21H01791
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
菊池 伸明 東北大学, 多元物質科学研究所, 准教授 (80436170)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岡本 聡 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (10292278)
島津 武仁 東北大学, 学際科学フロンティア研究所, 教授 (50206182)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | ブリルアン散乱 / 高周波 / 磁性材料 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
テラヘルツ領域でも応答可能な人工フェリ/アンチフェロ磁性積層膜によるスピン波デバイスが提案されている。しかしながら、このような高周波領域での磁性材料の挙動を評価する手法は確立されているとはいいがたい。そこで、本研究では既存の電気的・光学的手法でのアプローチが困難な0.1-1THzという周波数領域をターゲットとし、ファブリー＝ペロー干渉計を用いた高精度なブリルアン散乱測定装置の構築を進めた。
ブリルアン散乱測定装置の原理は二枚の半透鏡を向かい合わせた干渉計で、きわめて単純な構成をしている。一方で、光の波長に比べても十分に高い精度で半透鏡の平行性と間隔を制御する必要がある。特に、磁性体のスピン波による散乱は格子振動による散乱に比べて小さいため、長時間の 積算測定に対応するための高度な安定度が要求される。
今年度は，目標の周波数を下限の100GHzと設定し、温度調整機構の高度化と周囲環境との断熱、光学系のフィードバック制御機構の組み込みを行った。その結果、温度変化を0.05℃/day程度まで抑制することができ、10分程度の積算で観測できるガラスなどでは、30－40GHz程度のフォノンの観測が可能となった。この周波数領域であっても、他の電気計測機器などでの計測は困難であり、これらに比べてブリルアン散乱の優位性を示すことができた。一方で、一桁長い積算時間が要求されるマグノンについての計測にはさらなる環境整備が必要であることが明らかになった。また、平行して進めたCoCrPtグラニュラー薄膜の作製については、主として電気計測から高周波磁場下での反転挙動を明らかにした。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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