時間分解X線磁気円二色性測定による磁性薄膜の光照射磁化反転現象の研究

• 研究課題/領域番号: 17K14334
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 物性Ⅱ
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 平田 靖透 東京大学, 物性研究所, 助教 (50750692)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円); 2018年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2017年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: 薄膜磁性 / 磁化反転 / 光誘起相転移 / X線自由電子レーザー / X線磁気円二色性 / X線磁気光学カー効果 / ポンプ・プローブ法 / 放射光X線 / スピントロニクス / 光誘起現象 / 磁気スイッチング / 磁気ダイナミクス / 強磁性薄膜 / Ｘ線 / 磁気記録 / 物性実験 / 光物性 / 磁性

研究成果の概要

X線自由電子レーザーを活用した時間分解共鳴磁気光学測定によって強磁性垂直磁化薄膜の磁性ダイナミクスを明らかにし、光照射で物質の磁性が制御される全光ヘリシティ依存スイッチング(AO-HDS)の起源に迫った。L10-FePt薄膜の時間分解X線磁気円二色性測定やCo-Pt超格子薄膜の時間分解磁気光学カー効果測定から、Ptサイトの消磁の時間スケールがFe・Coサイトに比べ6倍以上長いことが明らかになり、ダイナミクスのサイト依存性がAO-HDSのメカニズムに不可欠である可能性が示唆された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

近年では電子計算機の処理速度の高速化に伴い、記憶媒体の応答も高速であることが要求されるようになりつつある。本研究で得られた薄膜磁性の光照射に対する応答についての知見は、基礎的な物質科学への貢献にとどまらず、光を利用した高速かつ効率的な磁化の制御が可能となる条件の解明を通し、優れた磁気記憶媒体の開発や今後のスピントロニクスの発展にもつながると期待される。

研究成果

• [雑誌論文] Element-selectively tracking ultrafast demagnetization process in Co/Pt multilayer thin films by the resonant magneto-optical Kerr effect (2020)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto Kohei、Moussaoui Souliman El、Hirata Yasuyuki、Yamamoto Susumu、Kubota Yuya、Owada Shigeki、Yabashi Makina、Seki Takeshi、Takanashi Koki、Matsuda Iwao、Wadati Hiroki
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 116 号: 17 ページ: 172406-172406
  • DOI: 10.1063/5.0005393
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Ultrafast demagnetization of Pt magnetic moment in L10-FePt probed by magnetic circular dichroism at a hard x-ray free electron laser (2019)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto Kohei、Kubota Yuya、Suzuki Motohiro、Hirata Yasuyuki、Carva Karel、Berritta Marco、Takubo Kou、Uemura Yohei、Fukaya Ryo、Tanaka Kenta、Nishimura Wataru、Ohkochi Takuo、Katayama Tetsuo、他8名
  • 雑誌名: New Journal of Physics 巻: 21 号: 12 ページ: 123010-123010
  • DOI: 10.1088/1367-2630/ab5ac2
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Co/Pt 薄膜の Co L 端磁気円二色性スペクトルの時間分解測定 (2020)
  • 著者名/発表者名: 山本航平、田久保耕、平田靖透、山神光平、Zhang Yujun、山本達、松田巌、安部弘隆、 岡井啓輔、高橋龍之介、三浦紘大、横山利彦、山崎裕一、関剛斎、高梨弘毅、和達大樹
  • 学会等名: 第33回放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
• [学会発表] X線自由電子レーザーによる時間分解共鳴磁気光学カー効果測定でみるCo/Pt薄膜の光誘起磁化ダイナミクス (2019)
  • 著者名/発表者名: 山本航平、Souliman El Moussaoui、平田靖透、山本達、久保田雄也、大和田成起、矢橋牧名、松田巌、関剛斎、高梨弘毅、和達大樹
  • 学会等名: 日本物理学会2019年秋季大会
• [学会発表] Pt L端時間分解X線磁気円二色性測定でみるFePt薄膜の磁化ダイナミクス (2019)
  • 著者名/発表者名: 山本航平、久保田雄也、平田靖透、田久保耕、上村洋平、深谷亮、田中健太、西村渉、大河内拓雄、片山哲夫、富樫格、足立伸一、玉作賢治、矢橋牧名、田中義人、関剛斎、高梨弘毅、和達大樹
  • 学会等名: 第32回放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
• [学会発表] X線自由電子レーザーによる時間分解共鳴磁気光学カー効果測定でみるCo/Pt薄膜の磁化ダイナミクス (2019)
  • 著者名/発表者名: 山本航平、El Moussaoui Souliman、平田靖透、山本達、久保田雄也、大和田成起、矢橋牧名、松田巌、関剛斎、高梨弘毅、和達大樹
  • 学会等名: 第66回応用物理学会春季学術講演会
• [学会発表] Ultrafast demagnetization in Pt-containing ferromagnetic thin films probed by x-ray free electron laser (2019)
  • 著者名/発表者名: K. Yamamoto, Y. Kubota, M. Suzuki, Y. Hirata, K. Takubo, Y. Uemura, R. Fukaya, K. Tanaka, W. Nishimura, T. Ohkochi, T. Katayama, T. Togashi, K. Tamasaku, M. Yabashi, Y. Tanaka, T. Seki, K. Takanashi, and H. Wadati
  • 学会等名: Topological Phases and Functionality of Correlated Electron Systems 2019
  • 国際学会
• [学会発表] Pt L端時間分解X線磁気円二色性測定でみるFePt薄膜の磁化ダイナミクス (2018)
  • 著者名/発表者名: 山本航平、久保田雄也、平田靖透、田久保耕、上村洋平、田中健太、西村渉、大河内拓雄、鈴木基寛、片山哲夫、富樫格、玉作賢治、矢橋牧名、田中義人、関剛斎、高梨弘毅、和達大樹
  • 学会等名: 第65回応用物理学会春季学術講演会
• [学会発表] Pt L端時間分解X線磁気円二色性測定でみるFePt薄膜の磁化ダイナミクス (2018)
  • 著者名/発表者名: 山本航平、久保田雄也、平田靖透、田久保耕、上村洋平、深谷亮、田中健太、西村渉、大河内拓雄、鈴木基寛、片山哲夫、富樫格、足立伸一、玉作賢治、矢橋牧名、田中義人、関剛斎、高梨弘毅、和達大樹
  • 学会等名: 日本物理学会秋季大会
• [学会発表] 時間分解磁気円二色性測定でみた Co/Pt 多層膜の光誘起磁化変化のレーザー偏光依存性 (2018)
  • 著者名/発表者名: 山本航平, 田久保耕, 平田靖透, 横山優一, 山本達, 松田巌, 辛埴, 関剛斎, 高梨弘毅, 和達大樹
  • 学会等名: 第31回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
• [学会発表] 時間分解磁気円二色性で見るCo/Pt多層膜の光誘起磁化変化のレーザー偏光依存性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 山本航平, 田久保耕, 平田靖透, 横山優一, 山本達, 松田巌, 辛埴, 関剛斎, 高梨弘毅, 和達大樹
  • 学会等名: 日本物理学会2017年秋季大会
• [学会発表] 時間分解磁気円二色性測定でみたCo/Pt多層膜の光誘起磁化変化のレーザー偏光依存性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 和達大樹, 山本航平, 田久保耕, 平田靖透, 横山優一, 山本達, 松田巌, 辛埴, 関剛斎, 高梨弘毅
  • 学会等名: 第78回応用物理学会秋季学術講演会