2022 Fiscal Year Annual Research Report
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21H01796
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
高橋 陽太郎 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (30631676)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 光起電力効果 / マルチフェロイクス / テラヘルツ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
テラヘルツ帯の光照射による光起電力の実現を目指し、特にマルチフェロイクスがテラヘルツ帯に有するエレクトロマグノン共鳴に着目した研究を進めている。当該年度は、代表的なマルチフェロイクスであるペロブスカイト型マンガン酸化物の光起電力に関する研究を引き続き進めた。マンガン酸化物は最低温でサイクロイド型らせんにスピンが配列する。この時、スピン秩序由来の自発分極が生じる。前年度にこの強誘電相において、エレクトロマグノンの共鳴励起により光電流が発生することを確認していたが、それに加えてテラヘルツ帯の磁気共鳴を用いた比較実験を行った。光の磁場成分に活性な反強磁性共鳴の生成によっても光起電力が生成されることを確認した。この結果は、マルチフェロイクスにおいてはエレクトロマグノンに限らず磁気共鳴の生成によりテラヘルツ光起電力の生成が可能であることを意味している。また、対称性に基づいた考察と今回の結果は矛盾しないことも確認した。一方で、実験的にはテラヘルツパルスにより生じたパルス状の電流をオシロスコープで検出するという実験を行っており、観測した信号が真に直流の電流成分であるかを検証することが必須である。このために、テラヘルツ照射により実際に電荷の蓄積が生じているかどうかを観測する実験を行った。その結果、電荷がテラヘルツパルス照射により階段状に蓄積する様子を観測することに成功した。この結果は、今回観測したテラヘルツ光電流が、バルク光起電力効果により生じていることを明確に示している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本研究は、エレクトロマグノンを含め光電場により生成される励起状態によって生じるバルク光起電力効果に関する研究が基盤となっている。しかし、今回の成果は光の磁場成分が光起電力効果に効果的に働いていることを明確に示しており、当初の予想を超えた光起電力効果の観測に成功したといえる。また、これまで課題であった、パルス実験における電荷蓄積効果を明確に観測することに成功しており、本研究の主張を裏付ける重要な結果を得ることにも成功した。以上の成果から、研究の進展が大きいと判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
様々な磁気共鳴が光起電力効果に寄与できることを明らかにしたことにより、マルチフェロイクスにおけるテラヘルツ光起電力効果の多様性が大きく広がった。今後は、磁性強誘電性の起源、様々な磁気共鳴をターゲットとしつつ、その全体像を明らかにすることを目指す。
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