2021 Fiscal Year Research-status Report
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21K04184
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| Research Institution | Nihon University |
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Principal Investigator |
塚本 新 日本大学, 理工学部, 教授 (30318365)
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2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 超高速磁化制御 / 全光型磁化反転 / 角運動量流 / フェリ磁性 / 超短パルス光 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、超短パルス光を原因・手法とし、磁性体内に角運動量流を誘起、副格子磁化構造および多層膜構造による過渡応答の設計と超高速分光計測により探究を進めるのが目的である。
本年度は主に、超短パルス光による励起過程の制御・評価法に注目し、光学干渉構造による超短時間光物質過渡応答の実験的検討、超短パルス光に対する光学・磁気光学物性評価機の構築および評価を行った。特に超短パルスレーザー光照射により誘起されるスピン現象(偏光依存型全光型磁化反転：HD-AOS)や物質の光学特性の非線形効果の観点を踏まえて検討した。透明誘電体(光学干渉層)/希土類遷移金属フェリ磁性体GdFeCo垂直磁化膜からなる多層膜の数十フェムト秒程度の半値全幅をもつ近赤外超短パルス光に対する光学特性について探るべく、左右円偏光と試料の残留磁化状態の組み合わせに対し、透過・反射・吸収特性の3つの観点から種々の光強度毎に測定・算出し、連続発振光源(CWレーザー)の場合と比較検討を行った。単一パルス光のフルエンスが全光型磁化反転現象の誘起条件と同水準の高強度入射に至るまで、光学干渉層付加による光吸収特性の増大、その残留磁化状態依存性には、CW光と同水準の効果が得られた。さらに、光学干渉効果により入射円偏光と残留磁化状態依存性の符号関係を反転でき、結果として、偏光依存型全光型磁化反転現象の入射偏光に対する符号関係が反転可能であることを実証した。さらに、自由電子レーザーを利用した超短パルス光の中赤外線から遠赤外線領域に渡る全光型磁化反転特性の波長依存性を検討し、金属磁性体へ照射するのではなく、シリコン基板側から入射する事で、同様に超短パルス光吸収特性の増強が可能である事を明らかにした。
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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
本研究テーマに係る超高速磁気応答材料・構造の探究法として①磁気系の励起機構、②磁気的過渡応答の制御、の二つのアプローチを複合化する計画である。本年度は、①の励起駆動源および②の主要要素となる磁化過渡応答の光学的励起・計測手法に関し、高強度超短パルスレーザー照射条件下における、光学応答特性、磁気光学効果の評価、光学機能膜付加による磁化反転特定制御を達成した。これにより、①の検討および磁性多層膜の超短時間応答評価が可能となり、本研究の具体的目的達成に向け重要なステップであると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度成果である光金属磁性体の励起制御・光学/磁気光学物性評価法に加え、機能性金属/磁性多層構造化を行い、主として超短時間減磁現象と呼ばれる光照射に続く急峻な磁化減少現象を利用した磁気系の励起機構の検討・利用を進める。その際、エネルギーおよび角運動量の超高速移行パス・リザーバーを内包する多層構造化により注目磁性薄膜磁化特性の超短時間応答の制御を図る。
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