研究課題/領域番号 |
20K04599
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研究機関 | 福井大学 |
研究代表者 |
北原 英明 福井大学, 遠赤外領域開発研究センター, 特命助教 (20397649)
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研究分担者 |
谷 正彦 福井大学, 遠赤外領域開発研究センター, 教授 (00346181)
郭 其新 佐賀大学, シンクロトロン光応用研究センター, 教授 (60243995)
中嶋 誠 大阪大学, レーザー科学研究所, 准教授 (40361662)
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研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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キーワード | スピントロニックエミッタ / テラヘルツ分光 |
研究実績の概要 |
磁性金属と非磁性金属のヘテロ構造(スピントロニック素子)をフェムト秒レーザーで光励起することで誘起される超高速のスピン流を起源とするテラヘルツ(THz)放射は、超広帯域特性や広い励起波長で利用可能なことから、新しいTHz波放射機構として注目を集めている。しかし、その励起パワー当たりの放射効率が低いため、実用的なTHz波放射素子として利用されるまでには至っていない。本研究では、高効率なスピントロニックアンテナを開発するため、(a)高スピン流ー電流変換効率の得られる金属の組み合わせの探索、(b)金属ヘテロ構造の最適化と作製技術の開発、並びに(c)高効率なTHz放射器の作製を念頭に研究を進めてきた。(a)については磁性金属/非磁性金属の組み合わせについての議論を行ったが、既に多数の金属元素の組み合わせが提案されている状況であることから現状で独自の組み合わせ提案は難しく、継続で検討する事となった。(b)についてはスピントロニックエミッタの動作原理からの考察で磁性金属層を極めて厚くして反射型放射器を構成すると、放射される電磁波すべてが一方向へ放射されるので放射強度を倍に増強できそうであることから、このアイデアに従い(c)として試験的なサンプルを作製した。またこの構造は大きな励起パワーに耐え得るので、再生増幅アンプのレーザー光源を用いると放射強度を一桁以上増強できる可能性がある。このほか非磁性金属をアンテナパターン状に厚くして励起部とアンテナ部を意図的に分けた設計とすることで放射効率の向上を図ったアンテナの作製と実験も行い、放射強度が数倍増強されることを確認した。これについては増強度の向上を図り実験を継続中である。
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現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
当初、大阪大学レーザー研にて研究を遂行する計画で進めていたが令和2年6月に福井大学遠赤外領域開発研究センターに移籍したため使用機材や研究環境の構築など状況が変化し研究計画の前提その物が変わってしまった。そのため、移籍作業も含めてこれら研究環境の変化に対応するのに手間取ってしまった。また、コロナウイルスの流行で大学のロックアウト等が発生し、これに伴い研究上で必要なミーティングやサンプルの作製などあらゆる分野で遅延が発生した。特に令和2年度の学会がキャンセル或いはネットワーク上での開催となり、これに伴い会議参加旅費が発生しなかったため計画されていた予算執行ができなかった。更に、所属研究機関を移籍したことにより研究環境が変化したため必要とされていた購入機材の変更或いは購入する必要がなくなるなど、大幅に予算執行が遅れることとなった。しかしながらこれらや新たな金属種の組み合わせなど一部の項目を除き、その他は概ね計画通り進行している。
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今後の研究の推進方策 |
スピントロニックエミッタの作製や実験については今後共進めて行く。金属種とその組み合わせについては継続して探索する所存である。特に、強磁性体元素の数には限りがあり、非磁性良導体元素も同様で選択肢が多くなく、何らかの異なるアイデアにより打開する必要があると考えられる。本年度はこれらを検討して行きたい。
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次年度使用額が生じた理由 |
本研究は大阪大学レーザー研にて研究を遂行する計画で進めていたが、研究代表者が令和2年6月に福井大学遠赤外領域開発研究センターに移籍したため使用機材や研究環境の構築など状況が変化し必要とされていた機材の変更、或いは購入する必要がなくなるなど研究計画の前提その物が変わってしまった。また、コロナウイルスの流行で大学のロックアウト等が発生し、令和二年度の学会がキャンセル或いはネットワーク上での開催となり、旅費が発生しなかったため計画されていた予算執行ができなかった。上記により大幅に予算執行状況が変化することとなった。 今後のコロナウイルスの状況にもよるが、作製したスピントロニックエミッタを試験する計測機器の整備や磁場変調用機材の改良改善などに余剰分の予算を振り向けたいと考えている。
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