| 研究課題/領域番号 |
23KJ1209
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 国内 |
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| 審査区分 |
小区分28020:ナノ構造物理関連
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
小見山 遥 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) |
2023-04-25 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
2024年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2023年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
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| キーワード | マグノン / マイクロ波 / 光 / 量子情報 / 微細加工技術 / 強磁性体 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
量子情報を室温で長距離伝送するためには、高効率な光―マイクロ波間変換技術の開拓が重要である。マグノンは広い周波数域をもち、その共鳴周波数を外部磁場によって調整可能である。そのためマグノン媒介光―マイクロ波変換は、広い周波数の量子情報を取り扱うことが可能である。先行研究より、高効率な変換には光―マグノン間の結合強度が不足していることが明らかとなっている。
本研究は、微細加工技術により円盤状強磁性体絶縁体を作製し、試料容積およびスピン数を小さくすることにより、光とマグノンの結合強度を増強し、高効率なマグノン媒介光―マイクロ波間変換の実現を目指す。
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| 研究実績の概要 |
本研究の目的は、円盤状の強磁性絶縁体を用いることにより、光－マグノン間結合強度を増強し、高効率なマグノン媒介光－マイクロ波変換を達成することである。
令和５年度は、円盤状強磁性絶縁体の作製工程の確立および作製した円盤状強磁性体が持つマグノンの評価を行った。また作製した円盤状強磁性体の側面に局在する光のモードの評価を試みた。
まず、円盤状強磁性絶縁体の作製に関しては、レジストを塗布した磁性体薄膜に対してリソグラフィーを施したのちにドライエッチングを行うことにより膜厚 800 nm 、直径 100 μm の円盤を作製することを達成した。
次に作製した円盤状強磁性体に対して、プレート基板を用いてマイクロ波を印加することでマグノンの評価を行った。また、マイクロ波を印加しながら円盤側面に光を導入することを見据えてルチル製のマイクロ波共振器を用いたマグノン評価測定系も立ち上げた。
最後に円盤状強磁性体の側面に局在する光のモードの評価のため、テーパーファイバーおよび導波路を用いた測定系の立ち上げを行った。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
当初予定していた通り、円盤状強磁性体の作製と作製した円盤が持つマグノンの評価を達成した。得られた結果は、円盤状強磁性体は光－マグノン間結合強度およびマグノン媒介マイクロ波―光変換効率を改善する舞台になりうることを示している。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後も本研究を引き続き行う。まず、テーパーファイバーを用いた円盤状強磁性体の光のモードの評価を行う。その後、これまでの測定系を組み合わせてマグノン媒介マイクロ波―光変換実験を行う。円盤状の強磁性体を用いることでスピン数が減り、マグノン媒介光－マイクロ波変換効率が向上することを実証する。またその後は、円環状磁性体を用いてさらにスピン数を下げることで高効率の光－マイクロ波変換を目指す。
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