2023 年度研究成果報告書

光誘起超短時間角運動量流による超高速磁化制御

研究課題

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研究課題/領域番号	21K04184
研究種目	基盤研究(C)
配分区分	基金
応募区分	一般
審査区分	小区分21060:電子デバイスおよび電子機器関連
研究機関	日本大学
研究代表者	塚本新日本大学, 理工学部, 教授 (30318365)
研究期間 (年度)	2021-04-01 – 2024-03-31
キーワード	超高速磁化制御 / 全光型磁化反転 / 角運動量 / フェリ磁性 / 超短パルス光
研究成果の概要	超高速光励起プロセスをエンジニアリングする観点にて、光学多層構造化による超短パルス偏光-磁気応答特性の設計・制御に関する新規知見が得られた。GdFeCoを対象磁性材料系とし、同一磁性薄膜に対する吸収光エネルギー量、実行的磁気円二色性の増強効果に加え、相反関係の符号を変えられ、偏光依存型全光型磁化反転現象の閾値低減および符号関係も変更可能である事を実証した。加えて、自由電子レーザーを用いた検討から、遠赤外線領域においてもSi基板を利用した光学干渉により超短パルス光吸収特性の増強が可能である事、異種元素界面近傍の異質磁化状態の存在が正味の薄膜磁気特性へ大きく寄与する事を明らかにした。
自由記述の分野	超高速磁気ダイナミクス
研究成果の学術的意義や社会的意義	本研究では、「磁化はどこまで高速に応答・制御可能であるのか？」との根本的問いに対し、超短パルス光を原因・手法に、偏光依存型全光型磁化反転現象を指導原理として、超高速光励起プロセスのエンジニアリング観点から光学多層構造化による応答特性制御について検討を行った。本成果は、同一磁性薄膜体でも適切な光学設計により実効的に超高速光磁気作用の応答等特性の設計・増強が可能である事を示すものである。本検討では、パルス長35フェムト秒の光源を用いており、THzスケールでの外部光刺激により永続的な磁化状態遷移を可能とする制御技術としての応用が期待される。