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2014 年度 実績報告書

光および弾性波励起による磁化の超高速制御とその応用

研究課題

研究課題/領域番号 22226002
研究機関東京工業大学

研究代表者

宗片 比呂夫  東京工業大学, 像情報工学研究所, 教授 (60270922)

研究期間 (年度) 2010-04-01 – 2016-03-31
キーワード光励起磁化才差運動 / スピンフォトニクス
研究実績の概要

光パルス励起によって引き起こされる磁化の非平衡状態に関する研究では,第一に、新規光磁石素材Co/Pd極薄多層膜構造の弱励起強磁性共鳴の実験データを詳しく解析した結果,Coの磁気異方性だけでなくCo/Pd界面磁気異方性が光励起によってクエンチングする可能性が濃厚であるとの結論を得た.第二に,強磁性半導体(Ga,Mn)Asにおける非熱的過程の検証に関しては,詳細な検証によって,添加Mn自体が光励起で光イオン化する結果,磁気異方性が超高速で変化する機構を発見した.第三に,テラヘルツの時間領域へのアクセスに関して,強磁性半導体(Ga,Mn)Asを対象に,0.1から25ピコ秒程度の時間差をつけた光パルス連続実験を実施し,約1ピコ秒を境にして,それよりも短い時間領域では第二光パルスによって才差運動開始時間を遅延させることが可能であることを世界に先駆けて見出した。これらの成果は,H27年度に開催された国内外の研究集会で発信されるとともに、英文学術論文として発表した.
磁化の非平衡状態を応用を探る研究では,GdFe薄膜を光ファイバーコア上に堆積させた磁気複合型導波路において,導波モード光に応じて磁気光学効果の程度が変化することを実験的に明らかにし英文学術速報論文として発表した.基板上に平面導波路を形成してマッハ・ツェンダー干渉計とCo/Pd薄膜を組み合わせたデバイス試作研究に着手した。このために、本学水本・庄司研との協力関係を築いた.加えて,GdFe・透明誘電体膜構造に作製して,エバネッセント光による磁気光学効果の増強効果の有無を検討した。現在,論文化を進めている.
スピン発光ダイオードの研究を推し進めた結果,円偏光100%近いエレクトロルミネッセンスを室温で得ることに世界に先駆けて成功した.学術・応用両面で革新的成果と思われる.この成果の一部をH27年度SPIE会議で発表し,目下一流英文学術誌に投稿中である.

現在までの達成度 (段落)

27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

27年度が最終年度であるため、記入しない。

備考

スピンフォトニクス研究グループは、コバルトとパラジウムのごく薄い膜を交互に積層した磁性薄膜が光励起に対して極めて高い感受性を示す「光磁石」(光により磁性を変えられる材料)候補であることを発見した。
さらに、同研究グループは、電通大、NHK放送技術研究所との共同研究により、類似の磁性薄膜と光ファイバーを一体化した光導波路を用いて、光磁石材料と偏光変調を組み合わせた光信号多重伝送の可能性を切り拓いた。

  • 研究成果

    (50件)

すべて 2016 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (11件) (うち査読あり 11件、 謝辞記載あり 10件) 学会発表 (38件) (うち国際学会 14件、 招待講演 10件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Mechanism of photoexcited precession of magnetization in (Ga, Mn)As on the basis of time-resolved spectroscopy2016

    • 著者名/発表者名
      T. Matsuda and H. Munekata
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 93 ページ: 075202 1-8

    • DOI

      doi: 10.1103/PhysRevB.93.075202

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Initial growth process of Co (Pd) layers on a Pd (Co) surface2015

    • 著者名/発表者名
      N. Nishizawa, J. G. Porquez, Y. Kitamoto, and H. Munekata
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 117 ページ: 17A720 1-5

    • DOI

      doi: 10.1063/1.4914875

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Demonstration of polarization modulated signals in a multi-mode GdFe-silica hybrid fiber2015

    • 著者名/発表者名
      K. Nishibayashi, H. Yoneda, K. Kuga, T. Matsuda, and H. Munekata
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 106 ページ: 151110 1-5

    • DOI

      doi:10.1063/1.4918655

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Spin-photonic devices based on crystalline-AlOx / GaAs for emission and detection of circularly polarized light2015

    • 著者名/発表者名
      H. Munekata, M. Aoyama, R.C. Roca, K. Nishibayashi, and N. Nishizawa
    • 雑誌名

      Proceedings of SPIE

      巻: 9551 ページ: 955120 1-6

    • DOI

      doi: 10.1117/12.2187003

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Room temperature spin injection into (110) GaAs quantum wells using Fe/x-AlOx contacts in the regime of current density comparable to laser oscillation2015

    • 著者名/発表者名
      Nobuhide Yokota, Yohei Aoshima, Kazuhiro Ikeda, Nozomi Nishizawa, Hiro Munekata, and Hitoshi Kawaguchi
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 118 ページ: 163905 1-7

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1063/1.4934518

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Incidence angle and polarization dependence of photo-induced FMR in Co/Pd multilayers2014

    • 著者名/発表者名
      J. Saeki, K. Nishibayashi, T. Mazda, Y. Kitamoto and H. Munekata
    • 雑誌名

      Journal of Magnetic Society Japan

      巻: 38 ページ: 151-155

    • DOI

      http://doi.org/10.3379/msjmag.1403R007

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Circularly polarized light detectors based on ferromagnet / semiconductor junctions2014

    • 著者名/発表者名
      H. Ikeda, N. Nishizawa, K. Nishibayashi and H. Munekata
    • 雑誌名

      Journal Magnetic Society Japan

      巻: 38 ページ: 147-150

    • DOI

      http://doi.org/10.3379/msjmag.1402R016

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 光によるスピン秩序の制御 - 新しいフォトニクス材料を磁性でつくる研究 -2014

    • 著者名/発表者名
      宗片比呂夫
    • 雑誌名

      応用物理

      巻: 83 ページ: 536-542

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Investigation of non-thermal process in the dynamics of photo-induced FMR in (Ga,Mn)As2014

    • 著者名/発表者名
      T. Matsuda and H. Munekata
    • 雑誌名

      Springer Proceedings in Physics

      巻: 159 ページ: 5-7

    • DOI

      doi: 10.1007/978-3-319-07743-7_2

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Photo-induced ferromagnetic resonance in systems incorporating magnetic junctions2014

    • 著者名/発表者名
      H. Munekata
    • 雑誌名

      Springer Proceedings in Physics

      巻: 159 ページ: 203-205

    • DOI

      doi: 10.1007/978-3-319-07743-7_64

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Direct observation of non-thermal influence in the process of photo-induced ferromagnetic resonance in (Ga,Mn)As2014

    • 著者名/発表者名
      T. Matsuda, K. Nishibayashi, and H. Munekata
    • 雑誌名

      Proceedings of SPIE

      巻: 9167 ページ: 91670M 1-6

    • DOI

      doi: 10.1117/12.2060790

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Room temperature operation of helicity switching using dual-electrode spin-LED2016

    • 著者名/発表者名
      青山 政樹、西沢 望、西林 一彦、宗片 比呂夫
    • 学会等名
      第63回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      東工大、大岡山キャンパス
    • 年月日
      2016-03-19 – 2016-03-22
  • [学会発表] An all-optical three terminal device based on photoexcitation of magnetization2016

    • 著者名/発表者名
      Hiro Munekata, Katsunori Takahashi, Kenta Iizuka, Yamato Iwasaki
    • 学会等名
      第63回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      東工大、大岡山キャンパス
    • 年月日
      2016-03-19 – 2016-03-22
  • [学会発表] Helicity dependent photocurrent at RT from a Fe/x-AlOx/p-GaAs Schottky junction2016

    • 著者名/発表者名
      Ronel Intal Roca, Nozomi Nishizawa, Hiro Munekata
    • 学会等名
      第63回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      東工大、大岡山キャンパス
    • 年月日
      2016-03-19 – 2016-03-22
  • [学会発表] Evaluation of optical coupling between magnetic layers and optical waveguides for polarization modulators2015

    • 著者名/発表者名
      Kazuhiro Nishibayashi, Hitoki Yoneda, Kiyoshi Kuga, Yamato Iwasaki, and Hiro Munekata
    • 学会等名
      Magnetics and Optics Research International Symposium 2015
    • 発表場所
      TUT-USM Penang, Penang, Malaysia
    • 年月日
      2015-11-29 – 2015-12-02
    • 国際学会
  • [学会発表] 磁性で創る光デバイス:円偏光受光・発光素子,光トランジスタ2015

    • 著者名/発表者名
      宗片比呂夫
    • 学会等名
      第 26 回日本磁気学会光機能磁性デバイス・材料専門研究会
    • 発表場所
      日本大学理工学部船橋キャンパス先端材料科学センター
    • 年月日
      2015-11-13
    • 招待講演
  • [学会発表] Consideration on new functionality based on photo-excitation of magnetization in ultra-short time region2015

    • 著者名/発表者名
      H. Munekata
    • 学会等名
      Ultra-fast Magnetism Conference 2015
    • 発表場所
      The Vereeniging, Nijmegen, the Netherlands
    • 年月日
      2015-10-19 – 2015-10-23
    • 国際学会
  • [学会発表] InMnAs磁性半導体薄膜の異常ホール効果 (II)2015

    • 著者名/発表者名
      坂口京介,岡部亜人夢,敷地辰也,西沢望,宗片比呂夫,赤崎達志
    • 学会等名
      平成 27 年度 電気関係学会四国支部連合大会
    • 発表場所
      高知工科大
    • 年月日
      2015-09-29
  • [学会発表] Demonstration of Spatial Demultiplexing of Polarization Modulation Signal Based on Magneto-optical Modulation of Multiplexed Lightwave in Fiber2015

    • 著者名/発表者名
      K. Nishibayashi , H. Yoneda , K. Kuga and H. Munekata
    • 学会等名
      Solid State Devices and Materials 2015
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター
    • 年月日
      2015-09-27 – 2015-09-30
    • 国際学会
  • [学会発表] Stimulated Emission with Nearly 100% Circular Polarization at RT in GaAs-based DHs with Fe/Crystalline AlOx Spin Injectors (Late news)2015

    • 著者名/発表者名
      N. Nishizawa, K. Nishibayashi and H. Munekata
    • 学会等名
      Solid State Devices and Materials 2015
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター
    • 年月日
      2015-09-27 – 2015-09-30
    • 国際学会
  • [学会発表] Effect of two-pulse excitation on photo-excited precession of magnetization in (Ga,Mn)As in ultra-short time region2015

    • 著者名/発表者名
      Hiro Munekata and Takashi Matsuda
    • 学会等名
      第76回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場
    • 年月日
      2015-09-13 – 2015-09-16
  • [学会発表] Electron spin injection and transport in (110) quantum wells for room temperature operation of spin-controlled vertical-cavity surface-emitting lasers2015

    • 著者名/発表者名
      Nobuhide Yokota, Kazuhiro Ikeda, Nozomi Nishizawa, Hiro Munekata, and Hitoshi Kawaguchi
    • 学会等名
      SPIE. OPTICS+PHOTONICS 2015
    • 発表場所
      San Diego Convention Center, U.S.A.
    • 年月日
      2015-08-09 – 2015-08-13
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Spin-photonic devices based on crystalline-AlOx / GaAs for emission and detection of circular polarized light2015

    • 著者名/発表者名
      Hiro Munekata, Masaki Aoyama, Ronel Roca, and Nozomi Nishizawa
    • 学会等名
      SPIE. OPTICS+PHOTONICS 2015
    • 発表場所
      San Diego Convention Center, U.S.A
    • 年月日
      2015-08-09 – 2015-08-13
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 光によるスピン制御の展望2015

    • 著者名/発表者名
      宗片比呂夫
    • 学会等名
      第62回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      東海大学湘南キャンパス
    • 年月日
      2015-03-11 – 2015-03-14
    • 招待講演
  • [学会発表] Spin-LEDにおける円偏光ヘリシティーの高速切替え実験2015

    • 著者名/発表者名
      青山 政樹、西沢 望、西林 一彦、宗片 比呂夫
    • 学会等名
      第62回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      東海大学湘南キャンパス
    • 年月日
      2015-03-11 – 2015-03-14
  • [学会発表] Study on the onset of photo-excited precession of magnetization in Co/Pd multilayers2015

    • 著者名/発表者名
      Takashi Matsuda, Kazuhiro Nishibayashi, Hiro Munekata
    • 学会等名
      第62回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      東海大学湘南キャンパス
    • 年月日
      2015-03-11 – 2015-03-14
  • [学会発表] 種々の基板に成長したCo/Pd結晶性多層膜の光誘起磁化歳差運動2015

    • 著者名/発表者名
      高橋 克典、西沢 望、西林 一彦、松田 喬、岩崎 大和、北本 仁孝、宗片 比呂夫
    • 学会等名
      第62回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      東海大学湘南キャンパス
    • 年月日
      2015-03-11 – 2015-03-14
  • [学会発表] Co/Pd 多層積層膜における磁化才差運動の局所的光励起・検出2015

    • 著者名/発表者名
      堀江 慧、南 不二雄、西林 一彦、宗 片 比呂夫
    • 学会等名
      第62回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      東海大学湘南キャンパス
    • 年月日
      2015-03-11 – 2015-03-14
  • [学会発表] A phenomenological model for the helicity dependent photocurrent in a ferromagnet-insulator-semiconductor junction2015

    • 著者名/発表者名
      Ronel Roca, Nozomi Nishizawa, Takashi Matsuda, Hiro Munekata
    • 学会等名
      第62回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      東海大学湘南キャンパス
    • 年月日
      2015-03-11 – 2015-03-14
  • [学会発表] 光導波路とエバネッセント結合したGdFe薄膜の磁気光学応答2015

    • 著者名/発表者名
      岩崎 大和、西林 一彦、松谷 晃宏、佐藤 美那、久我 淳、宗片 比呂夫
    • 学会等名
      第62回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      東海大学湘南キャンパス
    • 年月日
      2015-03-11 – 2015-03-14
  • [学会発表] 金属磁性多層膜と磁性半導体における光誘起歳差運動2015

    • 著者名/発表者名
      宗片比呂夫
    • 学会等名
      私立大学戦略的研究基盤形成支援事業「超短時間光・物質相互作用の理解・制 御が切り開く新材料・物性・デバイスの探索と創生」シンポジウム
    • 発表場所
      日本大学船橋校舎先端材料科学センター
    • 年月日
      2015-02-27
    • 招待講演
  • [学会発表] Non-thermal Process at the Onset of Photo-Excited Precession of Magnetization in (Ga,Mn)As2014

    • 著者名/発表者名
      T. Matsuda, K. Nishibayashi, and H. Munekata
    • 学会等名
      第19回「半導体スピン工学の基礎と応用」研究会
    • 発表場所
      東京大学本郷キャンパス
    • 年月日
      2014-12-15 – 2014-12-16
  • [学会発表] 磁気光学ファイバを用いた偏波変調信号の空間的多重分離2014

    • 著者名/発表者名
      西林一彦、米田仁紀、久我淳、松田喬、宗片比呂夫
    • 学会等名
      第19回「半導体スピン工学の基礎と応用」研究会
    • 発表場所
      東京大学本郷キャンパス
    • 年月日
      2014-12-15 – 2014-12-16
  • [学会発表] (Ga,Mn)Asの光励起磁化才差運動の非熱的様相2014

    • 著者名/発表者名
      松田喬、宗片比呂夫、西林一彦
    • 学会等名
      電気学会マグネティクス研究会
    • 発表場所
      日本大学船橋キャンパス
    • 年月日
      2014-12-12
  • [学会発表] Initial growth process of a Co layer on a Pd surface2014

    • 著者名/発表者名
      Nozomi Nishizawa, Jeremy G. Porquez, Yoshitaka Kitamoto, Hiro Munekata
    • 学会等名
      The 59th Annual Magnetism and Magnetic Materials Conference
    • 発表場所
      Hilton Hawaiian Village Conference Center, U.S.A.
    • 年月日
      2014-11-03 – 2014-11-07
    • 国際学会
  • [学会発表] Multiplexed transmission of polarization modulation signal in magneto-optical hybrid fiber2014

    • 著者名/発表者名
      Kazuhiro Nishibayashi, Hitoki Yoneda, Kiyoshi Kuga, Takashi Matsuda, Hiro Munekata
    • 学会等名
      The 59th Annual Magnetism and Magnetic Materials Conference
    • 発表場所
      Hilton Hawaiian Village Conference Center, U.S.A.
    • 年月日
      2014-11-03 – 2014-11-07
    • 国際学会
  • [学会発表] 偏光変調信号の多重伝送をめざした磁気光学ファイバの評価2014

    • 著者名/発表者名
      西林一彦、米田仁紀、久我淳、松田喬、宗片比呂夫
    • 学会等名
      第75回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      北海道大学札幌キャンパス
    • 年月日
      2014-09-17 – 2014-09-20
  • [学会発表] 結晶性AlOx層上へのGaAsの再成長2014

    • 著者名/発表者名
      西沢望、宗片比呂夫
    • 学会等名
      第75回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      北海道大学札幌キャンパス
    • 年月日
      2014-09-17 – 2014-09-20
  • [学会発表] Fe/AlOx電極による(110)GaAs QWへの室温高電流密度スピン注入2014

    • 著者名/発表者名
      横田信英、青島洋平、池田和浩、西沢望、宗片比呂夫、川口仁司
    • 学会等名
      第75回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      北海道大学札幌キャンパス
    • 年月日
      2014-09-17 – 2014-09-20
  • [学会発表] InMnAs 
磁性半導体薄膜の異常ホール効果2014

    • 著者名/発表者名
      敷地辰也,岡部亜人夢,竹本歩,西沢望,宗片比呂夫,赤崎達志
    • 学会等名
      平成 26 年度 電気関係学会四国支部連合大会
    • 発表場所
      徳島大
    • 年月日
      2014-09-13
  • [学会発表] Enhancement of Excitation Efficiency of Photo-Exited Precession of Magnetization in Co/Pd Multilayers with Oblique-Angle Excitation2014

    • 著者名/発表者名
      K. Nishibayashi, T. Matsuda, J. Saeki, K. Yamamoto and H. Munekata
    • 学会等名
      Solid State Devices and Materials 2014
    • 発表場所
      Tsukuba International Congress Center, EPOCHEL TSUKUBA, Japan
    • 年月日
      2014-09-08 – 2014-09-13
    • 国際学会
  • [学会発表] Preparation of GaAs-based Spin-photonic Devices for Emission and Detection of Circularly Polarized Light2014

    • 著者名/発表者名
      H. Munekata, N. Nishizawa, H. Ikeda and K. Nishibayashi
    • 学会等名
      Solid State Devices and Materials 2014
    • 発表場所
      Tsukuba International Congress Center, EPOCHEL TSUKUBA, Japan
    • 年月日
      2014-09-08 – 2014-09-13
    • 国際学会
  • [学会発表] Formation of ultra-thin, crystalline AlOx tunnel barrier on GaAs and vice versa2014

    • 著者名/発表者名
      N. Nishizawa, T. Kawanago, K. Kakushima, and H. Munekata
    • 学会等名
      The 18th International MBE Conference
    • 発表場所
      Flagstaff, USA
    • 年月日
      2014-09-07 – 2014-09-12
    • 国際学会
  • [学会発表] Manipulation of ordered spins with light: new photonic materials with magnetism2014

    • 著者名/発表者名
      H. Munekata
    • 学会等名
      第38回日本磁気学会学術講演会
    • 発表場所
      慶応義塾大学日吉キャンパス
    • 年月日
      2014-09-02 – 2014-09-05
    • 招待講演
  • [学会発表] Direct observation of non-thermal influence in the process of photo-induced FMR in (Ga,Mn)As2014

    • 著者名/発表者名
      T. Matsuda, K. Nishibayashi, and H. Munekata
    • 学会等名
      SPIE Optics + Photonics 2014
    • 発表場所
      San Diego, U.S.A
    • 年月日
      2014-08-17 – 2014-08-21
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Emission and detection of circular polarized light with GaAs-based spin-photonic devices GaAs系 スピンフォトニック素子における円偏光の発光と検出2014

    • 著者名/発表者名
      N. Nishizawa, H. Ikeda, K. Nishibayashi and H. Munekata
    • 学会等名
      第33回電子材料シンポジウム
    • 発表場所
      ラフォーレ修善寺
    • 年月日
      2014-07-09 – 2014-07-11
  • [学会発表] Spin photonics: materials and device concepts2014

    • 著者名/発表者名
      Hiro Munekata
    • 学会等名
      Novel Trends in Physics of Ferroics 2014 July 4th - July 6th, 2014), presentation given on July 4th.
    • 発表場所
      St. Petersburg Academic University, Russia
    • 年月日
      2014-07-04 – 2014-07-06
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Spin-photonics2014

    • 著者名/発表者名
      Hiro Munekata
    • 学会等名
      Moscow International Symposium on Magnetism 2014
    • 発表場所
      M.V. Lomonosov Moscow State University, Russia
    • 年月日
      2014-06-29 – 2014-07-03
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 光とスピンおよび新規デバイスの芽(特別講演)2014

    • 著者名/発表者名
      宗片比呂夫
    • 学会等名
      CREST・さきがけ光科学光技術合同シンポジウム
    • 発表場所
      東京大学弥生講堂・一条ホール
    • 年月日
      2014-06-27
    • 招待講演
  • [備考] 磁性で創る新しいフォトニクス材料とデバイス―弱い光で磁化が変化する光磁石の発見と応用―

    • URL

      http://www.titech.ac.jp/news/2015/031962.html

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公開日: 2017-01-06  

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