2022 Fiscal Year Research-status Report
ディラック電子系における逆ファラデー効果によるスピン流発生
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21K13863
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
河口 真志 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (90792325)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | スピントロニクス / ディラック半金属 / 逆ファラデー効果 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究ではディラック半金属であるBiで観測された円偏光起電力について、円偏光によって電子スピンが影響を受ける逆ファラデー効果に着目し、その起源を解明することを目的に研究を行った。前年度までの研究では磁場、温度依存性、さらに物質の組成依存性について調査を行ってきた。その結果を受けて本年度については光強度依存性と物質構造依存性について研究を行った。
本研究では円偏光に依存して発生する直流の起電力に着目してきたが、円偏光の強度を時間変化させた場合には起電力にも時間変化が生じ、電磁誘導によって電磁波の放射が発生することがわかってきている。この放射電磁波を調べた結果によると、起電力が円偏光の入力強度に非線形に依存することが示唆されている。本年度には、自前のパルスレーザーを導入することで、これまで用いていたものよりも強力な円偏光を照射する実験を行った。結果としては本年度に調査した円偏光の強度範囲では直流起電力の非線形性がみられなかった。このことは起電力発生のモデルに制約を与えると考えられる。
更に、この研究の途上において円偏光が物質構造の旋回性に影響を与えている可能性がある結果が得られた。このことは円偏光と電子の相互作用について包括的な理解を与える可能性がある。
また、前年度に引き続いて行ったBiに他の元素を添加した場合の変化を調べる実験においては、高添加領域についてこれまで見られなかった特異な起電力の増大を発見した。
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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
本年度までにおいて、円偏光起電流の構造依存性、温度依存性、磁場依存性、入射光強度依存性を調査してきており、それぞれについて一定の結果を得られてきた。しかしながら、それらを統一的に説明可能な理論モデルの構築がまだ必要となっている。一方でこの研究の途上において、当初の目的に直接的には関係のないものの、新たな進展が考えられるような結果を得ることができつつある。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまで得られてきた実験結果を上手く説明できるような理論構築を目指す。その上で問題となっているのが試料品質の制御性である。Biはその融点の低さを見てもわかる通り、試料作製の過程で構造変異が起こりやすく、また、電子構造の特殊性から構造が物性に与える影響が大きいことが予想される。これらのことから再現性よく信頼性の高い結果を得ることが難しい。本年度ではこれを解決すべく、電界効果を取り入れることを考慮する。電界効果を用いることで、理想的には一つの試料を用いて物質構造を変えずに電子構造を変化させることができるため、新たな知見が得られると考えられる。
また、前年度までに得られた当初想定されていなかった新たな結果についても研究を進めて行く予定である。
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| Causes of Carryover |
感染症に関わる納期遅れや、研究計画の変更によって研究設備を次年度にも導入することとした。
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