研究課題
特別研究員奨励費
論理演算素子の省電力化が求められる中、スピン波(磁化の歳差運動の空間的伝搬)を用いた論理演算が注目されている。これまでスピン波の主な研究対象は強磁性体であり、スピン波の位相や振幅のみが利用されてきた。スピン波は更に光と同様に「偏光」(磁化の振動方向)の自由度を持つが、強磁性体中では利用が困難だった。近年、反強磁性体のスピン波の偏光を制御する方法が理論的に提案された。しかし、反強磁性体は外場に対する応答がほぼなく、スピン波の伝搬測定自体が困難である。そこで本研究では反強磁性体スピンダイナミクスを持ちながらも磁場応答するフェリ磁性体に着目し、そのスピン波伝搬特性を明らかにすることを目的とした。
本研究課題は、フェリ磁性体の反強磁性的な性質を利用することによってスピン波の偏光を新たな自由度として制御を実現することを目的としています。今年度はテラヘルツ帯域における薄膜の磁気共鳴測定法を実証し、その手法を用いてフェリ磁性体の偏光に依存する反強磁性ダイナミクスの特徴を調べました。従来、反強磁性体・フェリ磁性体のテラヘルツ帯域における磁気共鳴測定はバルクに対しては古くから行われてきたものの、その測定法は光学的な手法であり光との相互作用の小さい薄膜の測定には不向きでした。本研究では高強度なテラヘルツ波源であるジャイロトロンを用いてフェリ磁性薄膜の磁気共鳴を励起し、整流効果により生じる直流電圧を測定することによって薄膜の磁気共鳴を検出する方法を提案し、その実証を行いました。その結果、この測定法が幅広い温度領域において反強磁性的な磁気共鳴の検出ができることが実証されました。また、本測定ではGdCo薄膜の磁気共鳴の偏光によって生じる直流電圧に大きな差がありました。この結果に基づいて理論的な考察を行ったところ、今回のように交流磁場でフェリ磁性体の磁化共鳴を誘起した場合、右円偏光の共鳴モードのほうが左円偏光の共鳴モードよりも大きな歳差運動を行うという特徴があることを示しました。以上の結果は、フェリ磁性体の反強磁性ダイナミクスの学術的な理解を深めるのみならず、これまで困難とされていた磁性薄膜のテラヘルツ評価技術の先駆けとなるものです。
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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