軟X線共鳴カー効果による希薄磁性物質のスピンダイナミクス研究

• 研究課題/領域番号: 26400328
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 物性Ⅱ
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 松田 巌 東京大学, 物性研究所, 准教授 (00343103)
• 研究分担者: 山本 達 東京大学, 物性研究所, 助教 (50554705)
• 研究協力者: Moras P. Instituto di Struttura della Materia, Consiglio Nazionalle delle Ricerche ; Kiskinova M. Elettra-Sincrotrone Trieste
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2016年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2015年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2014年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
• キーワード: 磁気光学効果 / 軟X線 / 自由電子レーザー / 磁性体 / スピンダイナミクス / カー効果 / 共鳴磁気光学カー効果 / スピントロニクス / 高次高調波レーザー / 磁気光学 / 磁性 / レーザー / 放射光

研究成果の概要

物質の磁性情報を取得できる磁気光学カー効果(MOKE)について、プローブ光の波長を吸収端に合わせるとカー回転角が通常の可視光測定に比べて何10倍も大きくなることを我々は発見した(共鳴磁気光学カー効果, 共鳴MOKE)。この方法は元素選択性や大きな磁性信号、そして超高速時間分解測定の可能性が高いことから、本研究では分析法としての技術開発を行った。その結果、自由電子レーザーなどの次世代超短パルス軟X線源と組み合わせることで、化合物磁性体の超高速スピンダイナミクスを元素選択的に追跡するができ、さらに厚さ< 1nmのFe超薄膜を含むヘテロ構造体におけるFe スピンのフェムト秒時間分解測定に成功した。

研究成果

• [国際共同研究] FERMI@ELETTRA/Consiglio Nazionale delle Ricerche/ELETTRA-Sincrotrone(イタリア)
• [国際共同研究] BESSY(ドイツ)
• [国際共同研究] ELETTRA-Sincrotorne/Consiglio Nazionale delle Ricerche(イタリア)
• [雑誌論文] Capturing ultrafast magnetic dynamics by time-resolved soft x-ray magnetic circular dichroism (2017)
  • 著者名/発表者名: Kou Takubo, Kohei Yamamoto, Yasuyuki Hirata, Yuichi Yokoyama, Yuya Kubota, Shingo Yamamoto, Susumu Yamamoto, Iwao Matsuda, Shik Shin, Takeshi Seki, Koki Takanashi, and Hiroki Wadati
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 巻: １１０ 号: 16
  • DOI: 10.1063/1.4981769
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Interface Electronic Structure at the Topological Insulator - Ferrimagnetic Insulator Junction (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Kubota, K. Murata, J. Miyawaki, K. Ozawa, Kenichi, M. Onbasli, T. Shirasawa, B. Feng, Sh. Yamamoto, Ro-Ya Liu, S. Yamamoto, S. Mahatha, P. Sheverdyaeva, P. Moras, C. Ross, S. Suga, Y. Harada, K. Wang, and I. Matsuda
  • 雑誌名: J. Phys. Condens. Matter 巻: 29 号: 5 ページ: 0550021-6
  • DOI: 10.1088/1361-648x/29/5/055002
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Polarization dependence of resonant magneto-optical Kerr effect measured by two types of figure-8 undulators (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Kubota, Sh. Yamamoto, T. Someya, Y. Hirata, K. Takubo, M. Araki, M. Fujisawa, K. Yamamoto, Y. Yokoyama, M. Taguchi, S. Yamamoto, M. Tsunoda, H. Wadati, S. Shin, and I. Matsuda
  • 雑誌名: Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena 巻: 印刷中 ページ: 17-20
  • DOI: 10.1016/j.elspec.2016.11.008
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spin texture in type-II Weyl semimetal WTe2 (2016)
  • 著者名/発表者名: Baojie Feng, Yang-Hao Chan, Ya Feng, Ro-Ya Liu, Mei-Yin Chou, Kenta Kuroda, Koichiro Yaji, Ayumi Harasawa, Paolo Moras, Alexei Barinov, Walid Malaeb, C´edric Bareille, Takeshi Kondo, Shik Shin, Fumio Komori, Tai-Chang Chiang, Youguo Shi, and Iwao Matsuda
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 94 号: 19
  • DOI: 10.1103/physrevb.94.195134
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Ultrafast spin-switching of a ferrimagnetic alloy at room temperature traced by resonant magneto-optical Kerr effect using a seeded free electron laser (2015)
  • 著者名/発表者名: Sh. Yamamoto, M. Taguchi, T. Someya, Y. Kubota, S. Ito, H. Wadati, M. Fujisawa, F. Capotondi, E. Pedersoli, M. Manfredda, F. Casolari, Maya Kiskinova, J. Fujii, P. Moras, T. Nakamura, T. Kato, T. Higashide, S. Iwata, S. Yamamoto, S. Shin, and I. Matsuda
  • 雑誌名: Rev. Sci. Instrum. 巻: 86 号: 8 ページ: 083901-083901
  • DOI: 10.1063/1.4927828
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] ultrafast spin dynamics of magnetic metal alloys traced by resonant magneto-optical kerr effect using free electron laser (2017)
  • 著者名/発表者名: Iwao Matsuda
  • 学会等名: Frontiers in Theoretical and Applied Physics, UAE2017
  • 発表場所: AUS (UAE・Sharjah)
  • 年月日: 2017-02-22
  • 国際学会
• [学会発表] Spin dynamics at buried magnetic layers,probed by free-electron laser and synchrotron radiation (2017)
  • 著者名/発表者名: Iwao Matsuda
  • 学会等名: 日本表面科学会 関西支部25周年国際シンポジウム
  • 発表場所: 京都市国際交流会館（京都府・京都市）
  • 年月日: 2017-01-24
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 時間分解共鳴磁気光学効果/磁気円二色性測定によるAu/Fe/Au系の超高速消磁・緩和過程の追跡 (2017)
  • 著者名/発表者名: 山本真吾, 山本航平, 高橋良暢, 丸山航平, 鈴木雄太, 久保田雄也, 伊藤俊, 福田憲吾, 大島大輝, 大和田成起, 加藤剛志, 藤澤正美, 保原麗, C. Schussler-Langeheine, 平田靖透, 山本達, 小嗣真人, 岩田聡, 和達大樹, 矢橋牧名, 辛埴, 松田巌
  • 学会等名: 第30回日本放射光学会年会
  • 発表場所: 神戸芸術センター(兵庫県・神戸市)
• [学会発表] ラシュバ型スピン軌道相互作用誘起のFe超薄膜の垂直磁気異方性の変化 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山本真吾、山本航平、田久保耕、福田憲吾、大島大輝、加藤剛志、岩田聡、和達大樹、松田巌
  • 学会等名: 日本物理学会第71回年次大会
  • 発表場所: 東北学院大学（宮城県仙台市）
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] ラシュバ型スピン軌道相互作用誘起のFe超薄膜の垂直磁気異方性の変化 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山本真吾、山本航平、田久保耕、福田憲吾、大島大輝、加藤剛志、岩田聡、和達大樹、松田巌
  • 学会等名: 量子ビームサイエンスフェスタ
  • 発表場所: つくば国際会議場（茨城県つくば市）
  • 年月日: 2016-03-15
• [学会発表] 界面スピン軌道相互作用誘起のFe超薄膜の垂直磁気異方性の変化 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山本真吾, 山本航平, 田久保耕, 福田憲吾, 大島大輝, 加藤剛志, 岩田聡, 和達大樹, 松田巌
  • 学会等名: 第40回日本磁気学会学術講演会
  • 発表場所: 金沢大学(石川県・金沢市)
• [学会発表] フェリ磁性体合金GdFeCoのM殻共鳴磁気光学スペクトルの研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山本真吾, 田口宗孝, 久保田雄也, 伊藤俊, 染谷隆史, 藤澤正美, 保原麗, 中村哲也, 加藤剛志, 山本達, 辛埴, 松田巌
  • 学会等名: 日本物理学会 2015年 春季大会
  • 発表場所: 早稲田大学（東京都新宿区）
  • 年月日: 2015-03-21 – 2015-03-24
• [学会発表] 人工超格子多層膜Co/PdのM殻共鳴磁気光学効果 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山本真吾, 久保田雄也, 伊藤俊, 角田匡清, 武市泰男, 間瀬一彦, 松田巌
  • 学会等名: 物構研サイエンスフェスタ
  • 発表場所: つくば国際会議場（茨城県つくば市）
  • 年月日: 2015-03-17 – 2015-03-18
• [学会発表] シード型自由電子レーザーを用いたGdFeCoのM殻共鳴磁気光学効果による超高速磁化反転機構の研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山本真吾, 田口宗孝, 染谷隆史, 久保田雄也, 伊藤俊, 和達大樹, 藤澤正美, F. Capotondi, E. Pedersoli, M. Manfredda, F. Casolari, M. Kiskinova, 藤井純, M. Paolo, 中村哲也, 加藤剛志, 岩田聡, 辛埴, 松田巌
  • 学会等名: 日本応用物理学会
  • 発表場所: 東海大学（神奈川県平塚市）
  • 年月日: 2015-03-11 – 2015-03-14
• [学会発表] シード型自由電子レーザー、放射光を用いたGdFeCoの時間分解M殻共鳴磁気光学効果の研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山本真吾, 染谷隆史, 久保田雄也, 伊藤俊, 田口宗孝, 和達大樹, 藤澤正美, F. Capotondi, E. Pedersoli, M. Manfredda, F. Casolari, 保原麗, 中村哲也, 加藤剛志, 山本達, M. Kiskinova, 辛埴, 松田巌
  • 学会等名: 日本放射光学会
  • 発表場所: 立命館大学（滋賀県草津市）
  • 年月日: 2015-01-10 – 2015-01-12
• [学会発表] Femtomagnetism in a ferrimagnetic mealic alloy studied by time-resolved resonant magneto-optic Kerr effect measurement using a seeded free electron laser (2014)
  • 著者名/発表者名: Sh. Yamamoto, T. Someya, M. Taguchi, Y. Kubota, S. Ito, H. Wadati, M. Fujisawa, F. Capotondi, E. Pedersoli, M. Manfredda, F. Casolari, M. Kiskinova, J. Fujii, P. Moras, T. Nakamura, T. Kato, S. Shin, and I. Matsuda
  • 学会等名: The 7th International Symposium on Surface Science
  • 発表場所: くにびきメッセ（島根県松江市）
  • 年月日: 2014-11-02 – 2014-11-06
• [学会発表] シード型自由電子レーザーを用いたGdFeCo M_殻共鳴時間分解磁気光学研究の研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山本真吾, 染谷隆史, 和達大樹, 藤澤正美, Flavio Capotondi, Emanuele Pedersoli, Michele Manfredda, Francesco Caslari, 保原麗, 中村哲也, 加藤剛志, 山本達, Maya Petrova Kiskinova, 辛埴, 松田巌
  • 学会等名: 日本物理学会 2014 秋季大会
  • 発表場所: 中部大学（愛知県春日井市）
  • 年月日: 2014-09-07 – 2014-09-10
• [学会発表] Development of measurement system for magneto-optical effect with a vacuum ultraviolet High Harmonic Generation laser (2014)
  • 著者名/発表者名: Sh. Yamamoto, T. Someya, J. Itatani, R. Hobara, M. Fujisawa, R. Yoshida, T. Yamamoto, T. Nakamura, M. Tsunoda, S. Yamamoto, S. Shin, and I. Matsuda
  • 学会等名: The 1st Conference on Laser and Synchrotron Radiation Combination Experiment
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2014-04-23 – 2014-04-24
• [備考] 研究室ホームページ
  • URL: http://imatsuda.issp.u-tokyo.ac.jp/index.html
• [備考] 研究室ホームページ
  • URL: http://imatsuda.issp.u-tokyo.ac.jp/index_j.htm