研究課題
昨年度までに引き続いてテラヘルツ周波数帯におけるワイル反強磁性の高速制御に向けた研究を行った。メタマテリアル構造を利用してテラヘルツ磁場成分によるゼーマントルクを使って磁化反転を引き起こす手法について、京都大学のグループと連携して研究を進めることになり、ワイル反強磁性体Mn3Snのテラヘルツ電磁応答について議論した。さらに磁場成分より強力かつ実用的な手法として、テラヘルツ電場成分による高速電流を使ったスピン軌道トルクを利用して磁化反転を実現することを目指し、光学システムを構築し実験を進めた。さらにワイル反強磁性体の磁気秩序の高速変化を電流ベースで高速に検出する技術を開発するため、ワイル反強磁性金属Mn3Sn薄膜を対象に、テラヘルツ異常ホール効果の非平衡ダイナミクスを調べた。異常ホール効果が最大となる温度220Kにおいて、光励起から100fs以内に異常ホール効果が40%ほども急激に減少する現象を観測した。さらに150Kにおいても同様に100fs以内に急激に異常ホール効果が減少し、その後数ピコ秒以内に今度は異常ホール効果が上昇へ転じることを見出した。この結果は、光励起後1ps程度の時間の異常ホール効果は電子温度の上昇を反映すること、電子系が冷却されたのちに磁気秩序を反映した異常ホール効果が現れることを示している。この実験から、高速磁化制御及びその読み出しを実現するためには、電子温度を上昇させずに磁化を制御することが重要であることがわかった。また磁性体の異常ホール効果の起源が内因性、外因性のいずれであるかを判別する手法という点で、光励起高速ダイナミクス計測が重要であることを見出した。さらに同じくトポロジカル半金属であるCd3As2についても光機能性を高速に制御する研究を推進し、赤外域における巨大な屈折率変化や、それに伴う巨大誘導レイリー散乱の発現といった現象を見出した。
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 2件、 査読あり 3件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 2件、 招待講演 7件) 備考 (1件)
Nano Letters
巻: 22 ページ: 2358～2364
10.1021/acs.nanolett.1c04890
Advanced Functional Materials
巻: TBD ページ: 2110655～2110655
10.1002/adfm.202110655
応用物理
巻: 90 ページ: 752～756
10.11470/oubutsu.90.12_752
https://www.issp.u-tokyo.ac.jp/maincontents/news2.html?pid=14555
