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2016 年度 実績報告書

フォノン・弾性波伝搬における相対論効果

研究課題

研究課題/領域番号 16H04008
研究機関東京大学

研究代表者

小野瀬 佳文  東京大学, 大学院総合文化研究科, 准教授 (80436526)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード弾性波 / フォノン / 相対論効果
研究実績の概要

平成28年度は、圧電体LiNbO3基板に強磁性体Niを積層させた人工マルチフェロイクス試料において、表面弾性波の非相反伝搬を観測することに成功した。この試料は、フォトリソグラフィーを用いて弾性波を発生・検出することが出来るすだれ状電極を二つLiNbO3結晶表面に取り付け、その間にスパッタにより強磁性金属のNiを蒸着することにより作成した。この試料を超伝導マグネット中で、ホモダイン検出法により詳細な弾性波伝搬の測定を行った。その結果、伝搬方向の正負で弾性波の透過強度や位相速度が異なる非相反性を確認した。弾性波の非相反性は、Al金属表面で低温高磁場中で電子のサイクロトロン共鳴によって誘起されたものが過去に観測されているが、磁性体においては初めての観測である。この非相反性の起源は、弾性波によるNiの強磁性共鳴励起であると推測し、これを確かめるために、対称性より求めた磁気弾性結合エネルギーの表式から弾性波によって誘起される実効磁場や磁気励起強度の波数方向依存性(非相反性)を導出し、これが実験結果と一致することを示して上記の推測を確認した。これらの結果をPhys.Rev.B誌に出版した。また、マルチフェロイクス物質BiFeO3において弾性波励起を確認することに成功した。産総研伊藤上級主任研究員作製の単結晶にすだれ状電極を蒸着し、サブマイクロ波の測定により弾性波励起を確認した。マルチフェロイクスにおける弾性波発生は、過去に報告がなく初めてのものである。

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

計画していたLiNbO3/Ni二層デバイスにおける弾性波非相反伝搬やBiFeO3における弾性波発生を成功させることが出来たので上記のように判断した。

今後の研究の推進方策

BiFeO3の詳細な磁場依存性などを測定し論文として発表する。六方晶マンガン酸化物など他のマルチフェロイクスにおける弾性波発生も試みる。また、フォノン誘起の熱ホール効果の探索も開始する。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 4件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Magnetoelectrical control of nonreciprocal microwave response in a multiferroic helimagnet2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Iguchi, Y. Nii, and Y. Onose
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 8 ページ: 15252/1-5

    • DOI

      10.1038/ncomms15252

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Nonreciprocal propagation of surface acoustic wave in Ni/LiNbO32017

    • 著者名/発表者名
      R.Sasaki, Y. Nii, Y. Iguchi, and Y. Onose
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 95 ページ: 020407(R)/1-5

    • DOI

      https://doi.org/10.1103/PhysRevB.95.020407

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Microwave magnetochiral effect in the non-centrosymmetric magnet CuB2O42017

    • 著者名/発表者名
      Y. Nii, R. Sasaki, Y. Iguchi, and Y. Onose
    • 雑誌名

      J. Phys. Soc. Jpn

      巻: 86 ページ: 024707

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.7566/JPSJ.86.024707

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Nonreciprocal propagation of elementary excitations in noncentrosymmetric magnets2017

    • 著者名/発表者名
      Yoshinori Onose
    • 学会等名
      DPG spring meeting
    • 発表場所
      ドレスデン(ドイツ)
    • 年月日
      2017-03-19 – 2017-03-24
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 空間反転対称性が破れた遍歴磁性体Cr11Ge19単結晶における磁気輸送特性2017

    • 著者名/発表者名
      蒋男、新居陽一、小野瀬佳文
    • 学会等名
      日本物理学会 第72回年次大会
    • 発表場所
      大阪大学(大阪府豊中市)
    • 年月日
      2017-03-17 – 2017-03-20
  • [学会発表] マルチフェロイック物質BiFeO3における表面弾性波伝搬2017

    • 著者名/発表者名
      石井優太、佐々木遼、新居陽一、伊藤利充、小野瀬佳文
    • 学会等名
      日本物理学会 第72回年次大会
    • 発表場所
      大阪大学(大阪府豊中市)
    • 年月日
      2017-03-17 – 2017-03-20
  • [学会発表] Nonreciprocal propagation of surface acoustic waves in Ni/LiNbO32017

    • 著者名/発表者名
      Ryo Sasaki, Yoichi Nii, Yusuke Iguchi, Yoshinori Onose
    • 学会等名
      American Physical Society March Meeting 2017
    • 発表場所
      ニューオリンズ(米国)
    • 年月日
      2017-03-13 – 2017-03-17
    • 国際学会
  • [学会発表] Magnetoelectrical control of nonreciprocal microwave response in a multiferroic helimagnet2017

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Iguchi, Yoichi Nii, Yoshinori Onose
    • 学会等名
      American Physical Society March Meeting 2017
    • 発表場所
      ニューオリンズ(米国)
    • 年月日
      2017-03-13 – 2017-03-17
    • 国際学会
  • [学会発表] Nonreciprocal propagation of elementary excitations in noncentrosymmetric magnets2017

    • 著者名/発表者名
      Yoshinori Onose
    • 学会等名
      International workshop on computational science 2017
    • 発表場所
      金沢大学(石川県金沢市)
    • 年月日
      2017-02-17 – 2017-02-18
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 強誘電らせん磁性体における非相反マイクロ波応答の電場制御2016

    • 著者名/発表者名
      井口雄介、新居陽一、小野瀬佳文
    • 学会等名
      日本物理学会2016年秋季大会
    • 発表場所
      金沢大学(石川県金沢市)
    • 年月日
      2016-09-13 – 2016-09-16

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公開日: 2018-01-16  

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