2021 Fiscal Year Annual Research Report
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21H04562
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
森山 貴広 京都大学, 化学研究所, 准教授 (50643326)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中村 浩次 三重大学, 工学研究科, 教授 (70281847)
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| Project Period (FY) |
2021-04-05 – 2024-03-31
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| Keywords | スピントロニクス / 反強磁性体 / テラヘルツ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまでスピントロニクスにおける主材料は専ら強磁性体であり、反強磁性体は様々な固定概念から応用・基礎研究がほとんど行われてこなかった材料・物理系であった。しかしながら、近年、申請者自身の主導するものを含む研究成果から、伝導電子スピンと反強磁性体の局在磁気モーメント（局在スピン）との相互作用が存在することが実験的に明らかになってきた。これらの成果を糸口として、「反強磁性体スピントロニクス」の研究が活発化している。本研究では、これらの研究成果をさらに発展させ、反強磁性体が持つ超高周波（THz帯域）の磁気共鳴周波数を積極的に利用した「反強磁性体テラヘルツスピントロニクス」の学理を構築し、スピントロニクスの動作原理を利用した次世代テラヘルツ基盤技術を創成することを目的とする。
本年度は、α-Fe2O3の反強磁性共鳴について調査した。α-Fe2O3のFe3+カチオンをAl、Ru、Rh、Inなどで置換しことで反強磁性共鳴周波数を0.2~1THzの範囲で制御することに成功している。また、モーリン温度（α-Fe2O3の磁気異方性がゼロになる温度）と共鳴周波数の相関から、α-Fe2O3の磁気異方性の増減や共鳴周波数の変化についてミクロスコピックなメカニズムを考察し、解明した。これらの結果は、α-Fe2O3がポスト５Gなどの通信周波数>30GHzにおいて、フィルターや吸収材として利用可能な材料であることを示した重要な成果である。
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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
NiOやα-Fe2O3などの典型的な反強磁性体についてカチオンドーピングの効果等を調査し、反強磁性共鳴およびスピンダイナミクスに及ぼす磁気異方性や超交換相互作用の効果やそのミクロスコピックなメカニズムを明らかにした。本年度目標としていた、反強磁性秩序におけるスピンダイナミクスの理解について概ね順調に進んでいる
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| Strategy for Future Research Activity |
今後も引き続き種々の反強磁性秩序を有する材料系においてテラヘルツ領域のスピンダイナミクスを実験的に明らかにし、反強磁性秩序におけるスピンダイナミクスの統一的理解を目指し研究を行っていく。また、当初の研究計画の通り、次年度は反強磁性スピンダイナミクスの緩和機構に注目し研究を進めて行く。具体的には、緩和過程におけるスピン軌道相互作用や磁気異方性の不均一性に起因した格子系への散乱、電子スピン散乱による伝導電子系への散乱などについて実験的および理論的に明らかにすることを目指す。
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