| 研究課題/領域番号 |
20J14428
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 国内 |
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| 審査区分 |
小区分13020:半導体、光物性および原子物理関連
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
永井 恒平 京都大学, 理学研究科, 特別研究員(DC2)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-24 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
2021年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2020年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
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| キーワード | 光物性 / 磁性 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、高強度な光を用いた磁性体の新たな制御法を実験的に実現することを目指す。近年は約10の-12乗秒という一瞬の間だけ高い強度をもつようなパルス状の赤外光発生技術が進歩している。このパルス光は非常に強い電磁場を物質に与えることができることから、従来無かった新たな物質制御の可能性が模索されている。本研究ではこのパルス光を磁性をもつ物質にあて、さらに偏光といった光の状態を制御することによって新たな磁性制御法の開拓を目指す。
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| 研究実績の概要 |
本研究では高強度光による磁性体の新奇な高速磁化制御を目標に実験的研究を行った。特に近年2次元的なスピン構造が注目を集めるファンデルワールス層状磁性体を対象とし、その代表物質であるCrI3に焦点を絞って実験を行った。まず機械剥離法を用いてCrI3の5層程度の原子層薄膜を作成した。本試料は大気下では急速に劣化が進んでしまうために、アルゴン置換をしたグローブボックス内で作成し、さらに層状物質の原子層薄膜h-BNで封止することによって劣化の小さい試料を作ることに成功した。その試料を超伝導磁石内に導入した上で低温磁場下での磁化をHeNeレーザーを用いた磁気光学カー回転を測定することで検出した。さらに高強度ポンプ光を試料に照射した際の磁化変化を検出するために、Ti:Sapphire再生増幅器から得た高強度近赤外光（波長1260nm）をポンプ光、630nmの光をプローブ光とするポンププローブ測定系を構築した。バランス検出系を用いることでパルス光によってもHeNeレーザーと同様に磁化を測定することに成功した。
また高強度赤外パルス光の下での物質応答を調べ、ポンプ光を当てながら磁場を掃引することでヒステリシスカーブがポンプ光が強いほど縮小することを確認した。物質の吸収や比熱などから計算される温度上昇と磁気転移の温度を検討した結果、ポンプ光によって起こる急激な温度上昇が高速な消磁過程を起こすことを明らかにした。またポンプ光の偏光を円偏光にした際にヘリシティによると考えられる有意な高速磁化変調を検出した。これは磁性体薄膜試料において初めて高強度光による磁化制御の可能性を示す結果である。さらに、磁性がない場合の半導体薄膜の基礎的な高強度光に対する電子応答を明らかにするために単層WSe2からの高次高調波発生を行い、その詳細な理解を実験、数値計算の両面から行った。本研究をまとめて論文1報の投稿を行った。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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