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2023 年度 実績報告書

磁気励起を介したテラヘルツ光による非散逸電流生成

研究課題

研究課題/領域番号 21H01796
研究機関東京大学

研究代表者

高橋 陽太郎  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (30631676)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
キーワード光起電力効果 / マルチフェロイクス / テラヘルツ
研究実績の概要

スピン励起による光起電力効果の実現を目指した研究を進めている。マルチフェロイクスのエレクトロマグノン共鳴をテラヘルツ光で励起することで、これまで光電流が生成されることを検証してきた。特に、代表的なマルチフェロイクスとして知られるペロブスカイト型マンガン酸化物のサイクロイド磁性相において、エレクトロマグノンと反強磁性共鳴がともに光起電力効果を有することを明らかにした。光起電力の存在を慎重に検証するために、有限の電荷が直流電流により生成されることを実験的に検証し、従来から知られている光熱効果から生じる現象とは異なることを明らかにした。また、テラヘルツ光の偏光依存性からモード選択的励起を行い、エレクトロマグノンと反強磁性共鳴の光電流生成効率の検証を行った。その結果エレクトロマグノンが反強磁性共鳴に比べて2倍程度の大きな変換効率を有することを明らかにした。これは、光電流生成機構に大きなモード依存性が存在することを示している。光起電力効果の温度依存性から最低温とらせん磁性相への転移温度点近傍で著しい増強効果が観測された。転移点付近の増強効果は臨界現象の一種であり、光起電力効果をあらわす2次の非線形電導率が発散的振る舞いを示すことに由来していると考えられる。一方で、最低温の増強効果については熱励起により生じたマグノンやフォノンが光起電力効果に影響している可能性を示唆している。以上のように、本研究では磁気励起による光起電力効果の存在を初めて実験的に示すことに成功し、その様々な特性を明らかにした。

現在までの達成度 (段落)

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2024 2023 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Terahertz field driven giant nonlinear phonon response in ferroelectric semiconductor In-doped (Sn,Pb)Te2024

    • 著者名/発表者名
      Handa H.、Okamura Y.、Yoshimi R.、Tsukazaki A.、Takahashi K. S.、Tokura Y.、Takahashi Y.
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 109 ページ: L081102

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.109.L081102

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Large nonlinear optical magnetoelectric response in a noncentrosymmetric magnetic Weyl semimetal2024

    • 著者名/発表者名
      Shoriki Kentaro、Moriishi Keigo、Okamura Yoshihiro、Yokoi Kohei、Usui Hidetomo、Murakawa Hiroshi、Sakai Hideaki、Hanasaki Noriaki、Tokura Yoshinori、Takahashi Youtarou
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      巻: 121 ページ: e2316910121

    • DOI

      10.1073/pnas.2316910121

  • [雑誌論文] Optical magnetoelectric effects resonantly enhanced via electromagnons in cycloidal helimagnets Eu1-xYxMnO32023

    • 著者名/発表者名
      Ogino M.、Kaneko Y.、Tokura Y.、Takahashi Y.
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 108 ページ: 024418

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.108.024418

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Topological magneto-optical effect from skyrmion lattice2023

    • 著者名/発表者名
      Kato Yoshihiro D.、Okamura Yoshihiro、Hirschberger Max、Tokura Yoshinori、Takahashi Youtarou
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 14 ページ: 5416

    • DOI

      10.1038/s41467-023-41203-y

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Observation of anomalous Hall resonance of massive Dirac fermions in topological kagome-lattice magnet2023

    • 著者名/発表者名
      Okamura Y.、Shoriki K.、Nomura Y.、Fujishiro Y.、Kitaori A.、Kanazawa N.、Arita R.、Tokura Y.、Takahashi Y.
    • 雑誌名

      npj Quantum Materials

      巻: 8 ページ: 57

    • DOI

      10.1038/s41535-023-00589-0

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Linear and nonlinear terahertz optical effects in magnetoelectric multiferroics and ferroelectrics2023

    • 著者名/発表者名
      Y. Takahashi
    • 学会等名
      LEES2023
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Terahertz optical effects enhanced by electromagnon resonances in helimagnets2023

    • 著者名/発表者名
      Y. Takahashi
    • 学会等名
      he 14th APCTP Workshop on Multiferroics
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] 高橋研究室ホームページ

    • URL

      https://www.qpec.t.u-tokyo.ac.jp/takahashi_lab/index.html

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公開日: 2024-12-25  

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