研究課題
本研究の目的は、空間反転対称性と時間反転対称性が破れた系における非自明なフォノン伝搬を実現することである。具体的には、ある方向にはフォノンが伝搬しやすいが逆方向には伝搬しにくい非相反性を固体物質で実現することである。このようなフォノンの非相反性は、最近メタマテリアルにおいて実現しつつあるが、バルク物質では実現していない。一方、磁性と強誘電性を併せ持つマルチフェロイクス物質においては、バルク物質においてもX線からTHz領域の電磁波光の非相反性が実現している。本研究ではこれらの研究に触発され、強磁性薄膜のNiと圧電基板LiNbO3の接合系を作製することで、人工的マルチフェロイクスを準備し、フォノンの非相反伝搬を検証した。GHz領域におけるフォノン伝搬を精密に測定したところ、基板表面を伝搬するフォノンの位相速度および吸収係数が、伝搬方向の正負で明瞭に異なることが示された。マグノン系とフォノン系の結合を用いたフォノンの非相反伝搬はこれが初めての成果になり、Phys. Rev. B Rapid communications誌に掲載された。また一方で、マイクロ波領域の計測系の構築も行われた。これによりアナログおよびデジタルのホモダイン検波系や時間領域による高周波測定系が構築された。これらマイクロ波領域の測定技術を生かして、キラル磁性体や磁性強誘電体におけるマイクロ波の非相反性を示す実験も行った。これらの成果はJPSJ誌やNature communications誌に受理された。
すべて 2017 2016
すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 1件、 査読あり 5件、 謝辞記載あり 4件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 4件)
Journal of the Physical Society of Japan
巻: 86 ページ: 024707
http://dx.doi.org/10.7566/JPSJ.86.024707
Physical Review B Rapid Communications
巻: 95 ページ: 020407
https://doi.org/10.1103/PhysRevB.95.020407
Nature Communications
巻: 印刷中 ページ: 印刷中
応用物理
巻: 85 ページ: 885
巻: 7 ページ: 11622
10.1038/ncomms11622 (2016).
