2022 Fiscal Year Research-status Report
音響波を用いたナノスケール磁気・強誘電ドメインの生成と駆動
| Project/Area Number |
21K14488
|
|---|
| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
|---|
Principal Investigator |
中村 飛鳥 国立研究開発法人理化学研究所, 創発物性科学研究センター, 特別研究員 (90823584)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
|
| Keywords | 超高速時間分解電子顕微鏡 / 光音響波 / 磁気誘電ドメイン |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は強磁性体、強誘電体中にps×nmの時空間スケールの光音響波を発生させ、その光音響波による磁気、誘電ドメインの生成および駆動を目指すものである。このような目的のためには、磁性体や強誘電体内における磁性、誘電性の評価に加え、光音響波の観測を同一の試料内で行う必要がある。
今年度は、これまで開発してきた5次元走査型電子顕微鏡(5D-STEM)法を用いた測定を行った。5D-STEMは収束電子線により試料上を走査しながら、各点での回折像の時間依存性を取得する手法である。収束電子線回折(CBED)像を解析した場合には、結晶の歪みや回転など、格子ベクトルの変化を定量的に評価することができる。本手法によりシリコン薄片中に発生させた光音響波の観測を行い、その振幅や歪みの定量評価法を確立しするとともに、シリコン薄片への金属蒸着や微細加工により、どのような光音響波が生成されるか、実験的に明らかにした。加えて、磁性体中の磁場の大きさを差分位相コントラスト(DPC)法により評価することで、磁性体中の磁化のダイナミクスをps×nmの時空間スケールで測定する手法の開発も行った。これらにより、磁性体中の光音響波と、それにより引き起こされる磁気、誘電ドメインダイナミクスの研究に必要な技術的要素が揃った。
これらを組み合わせることで現在磁性体中の光音響波と、関連する磁気ダイナミクスの測定を行っている。今後は、光音響波による磁気、誘電ドメインダイナミクスを明らかにする。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の計画では、光音響波、磁性共に定量的な評価まで踏み込むことは想定していなかったが、研究開始後に5D-STEMによるこれらの定量評価の可能性に気づき、より詳細なダイナミクスを知ることができるこれらの開発へと踏み切った。結果として、当初の予想を上回る、光音響波や磁気ダイナミクスをnm×psで定量評価する手法を確立することができた。これにより研究計画に若干の遅れはあるものの、今後、非平衡ダイナミクスについてより議論の深まる研究を進める基盤を整備し、磁気ダイナミクスの研究を始めることができた。
|
| Strategy for Future Research Activity |
既に強磁性体中での光音響波の発生、それによる磁気ダイナミクス計測を進めており、来年度以降についてもこれを継続する。また、強誘電体試料の作成も終えており、磁気ダイナミクス計測後にはこちらの計測に取り掛かりたい。
|
| Causes of Carryover |
当初予定に比べ、コロナ禍等の影響で海外出張等が減ったこと、試料作成費用が予定と変わったことなどにより次年度使用額が生じた。
感染状況に応じて海外学会での成果発表時の旅費や、光学系の消耗品等に利用する予定である。
|
