Antiferromagnetic terahertz spintronics

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21H04562
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Medium-sized Section 21:Electrical and electronic engineering and related fields
• Research Institution: Nagoya University (2023); Kyoto University (2021-2022)
• Principal Investigator: Moriyama Takahiro 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (50643326)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中村 浩次 三重大学, 工学研究科, 教授 (70281847)
• Project Period (FY): 2021-04-05 – 2024-03-31
• Keywords: スピントロニクス / 反強磁性体 / テラヘルツ

Outline of Final Research Achievements

We have established measurement techniques suitable for antiferromagnetic materials in the terahertz frequencies. This effort has revealed the terahertz properties of bulk antiferromagnetic materials from both experimental and theoretical perspectives, demonstrating control of antiferromagnetic dynamics through external fields and material modulation. Furthermore, we investigated the interaction between conduction spins and antiferromagnetic spin dynamics, quantitatively determining spin dissipation and propagation properties. An unexpected achievement includes the development of a unique measurement method using ultra-high-intensity continuous terahertz waves, pioneering the evaluation of terahertz properties of antiferromagnetic thin films, previously considered impossible.

Free Research Field

スピントロニクス

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究において、反強磁性スピンダイナミクスと伝導スピンが相互作用することを実験的に示すことができた。本成果は、THz帯域で動作可能な反強磁性体に、スピントルクなどのスピントロニクスの基本動作原理が応用可能であることを示唆している。ポスト５Gにおける通信周波数はテラヘルツ帯域が想定されているが、反強磁性体とこれまでのスピントロニクス技術を用いることで、これらの周波数帯に対応するデバイスの創成・開発が可能である。