時間分解共鳴軟X線散乱およびパルス電子線回折による反強磁性スピンダイナミクス研究

使用时间分辨共振软 X 射线散射和脉冲电子衍射进行反铁磁自旋动力学研究

• 批准号: 21K03461
• 负责人: 田久保 耕
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K03461/
• 关键词: 光誘起相転移ダイナミクス; 電子線回折; 共鳴軟X線散乱; スピンダイナミクス; 強相関電子系

本研究の目的は、時間分解型のパルス電子回折および放射光X線を用いた共鳴軟X線散乱測定という世界的にも最先端の手法を用いることで、強相関電子系物質の結晶構造やスピン状態の超高速ダイナミクスを研究することである。特にフェムト秒領域の超短パルスレーザー照射下でこれらの物質の示す光誘起相転移に伴う構造と反強磁性状態変化に着目した研究を行う。本年度はスピン偏極したパルス電子線源を導入し、スピン偏極した電子線によるフェムト秒領域の時間分解型電子回折測定を行った。無偏極の電子線と同様に電子線の加速電圧は100keVに設定し、1kHzの超短パルスレーザーと同期した約3GHzのRF電場による電子線パルス幅圧縮という技術を用いて、ポンププローブ法によるフェムト秒領域の時間分解測定を実現した。スピン偏極した電子線でシリコン薄膜の電子線回折測定を行い、その時間分解能が２００フェムト秒以下であることを確認した。また、反強磁性と強誘電性が結合したBiFeO3薄膜の電子回折測定を行い、その光誘起ダイナミクス上に３００フェムト秒程度の周期のコヒーレントフォノンによる振動構造が現れることを見出した。このコヒーレントフォノンの周期は反強磁性と強誘電性が光誘起ダイナミクス上で結合しているモデルによって説明でき、この物質のマルチフェロイクス性と密接に関連していると考えられる。さらにスピン偏極電子線での測定も行い、反強磁性秩序と関連している回折ピークも観測された。

The purpose of this study is to be the first in the world to measure time-resolved electronic refractory radiation X-rays using resonance soft X-ray scattering. The technique of the end is to use the crystal structure of the strongly correlated electronic material and the ultra-high speed ダイナミクスを to study the することである. The ultra-short ultra-short magnetic field in the special second field shows that matter is illuminated by light, which induces phase shift and changes in the anti-ferromagnetic state. This year, the introduction of the はスピンピンパルスelectronic line sourceをし and the スピンンピンしたelectronic line によるフェムトsecond range time-resolved electron deflection measurement was carried out. The acceleration voltage of the unbiased electron wire and the same electron wire are set at 100keV, and the ultra-short voltage at 1kHz is set at about 3GHz. The RF electric field electron beam compression technology is used in the time decomposition measurement in the second range using the RF electric field and the ポンププローブ method.スピンpolarized electron beam and でシリコン film's electron beam return measurement を行い and そのtime resolution energy が200フェムトseconds or less であることをconfirmation した.また、Anti-ferromagnetic and strong electro-electricity combination したElectron refractory measurement of BiFeO3 film The vibration structure of the ス上に３00フェムトsecond degree is a cycle of のコヒーレントフォノンによる and it is now れることを见出した.このコヒーレントフォノンのcyclic はanti-strong magnetism とstrong dielectricity がLight induced ダイナミクス上でcombination しているモデルによって Description でき、このMatter のマルチフェロイクス性と Close connection にassociated していると考えられる.さらにスピン Bipolar electron beam でのmeasurement も行い, anti-ferromagnetic order and correlation しているturnback ピークも観measurement された.

项目成果

スピン偏極したフェムト秒パルス電子線回折装置の開発

自旋极化飞秒脉冲电子衍射装置的研制

• 发表时间: 2022
• 作者: Sekino Yuta;Tajima Hiroyuki;Uchino Shun;田久保耕，金子水咲，于洪武，石川忠彦，沖本洋一，腰原伸也，矢嶋渉，羽田真毅 ，桑原真人，小澤慶太，伊藤拓真，重松圭 ，東正樹;Uchino Shun;金子水咲，Samiran Banu，田久保耕，矢嶋渉，羽田真毅，林靖彦，桑原真人，石川忠彦，沖本洋一，腰原伸也
• 通讯作者: 金子水咲，Samiran Banu，田久保耕，矢嶋渉，羽田真毅，林靖彦，桑原真人，石川忠彦，沖本洋一，腰原伸也

フェムト秒電子線回折によるBiFeO3/SrTiO3(111)薄膜の光誘起構造ダイナミクス測定

飞秒电子衍射法测量 BiFeO3/SrTiO3(111) 薄膜的光致结构动力学

• 发表时间: 2023
• 作者: 田久保耕;上野俊輔;金子水咲;于洪武;石川忠彦;沖本洋一;腰原伸也;小野淳;西森亮太;矢嶋渉;羽田真毅;桑原真人;浅香透;小澤慶太;伊藤拓真;重松圭;東正樹
• 通讯作者: 東正樹

Probing ultrafast structural and magnetic dynamics by time-resolved soft x-ray scattering and electron diffraction

通过时间分辨软 X 射线散射和电子衍射探测超快结构和磁动力学

• 发表时间: 2021
• 作者: K. Takubo;K. Yamamoto;Y. Yokoyama;K. Yamagami;Y. Hirata;H. Wadati;M. Hada;T. Ishikawa;Y. Okimoto;and S. Koshihara
• 通讯作者: and S. Koshihara

Photoinduced transient states of antiferromagnetic orderings in La_1/3Sr_2/3FeO₃ and SrFeO_3-δ thin films observed through time-resolved resonant soft x-ray scattering

La_1/3Sr_2/3FeO₃ 和 SrFeO_3-δ 中反铁磁有序的光致瞬态通过时间分辨共振软 X 射线散射观察薄膜

• DOI: 10.1088/1367-2630/ac5f31
• 发表时间: 2022
• 期刊: New Journal of Physics
• 影响因子: 3.3
• 作者: Yamamoto Kohei;Tsuyama Tomoyuki;Ito Suguru;Takubo Kou;Matsuda Iwao;Pontius Niko;Schussler-Langeheine Christian;Minohara Makoto;Kumigashira Hiroshi;Yamasaki Yuichi;Nakao Hironori;Murakami Youichi;Katase Takayoshi;Kamiya Toshio;Wadati Hiroki
• 通讯作者: Wadati Hiroki

Photo-induced antiferromagnetic-ferromagnetic and spin-state transition in a double-perovskite cobalt oxide thin film

双钙钛矿钴氧化物薄膜中光致反铁磁-铁磁和自旋态转变

• DOI: 10.1038/s42005-022-00823-4
• 发表时间: 2022
• 期刊: Communications Physics
• 影响因子: 5.5
• 作者: Zhang Yujun;Katayama Tsukasa;Chikamatsu Akira;Schussler-Langeheine Christian;Pontius Niko;Hirata Yasuyuki;Takubo Kou;Yamagami Kohei;Ikeda Keisuke;Yamamoto Kohei;Hasegawa Tetsuya;Wadati Hiroki
• 通讯作者: Wadati Hiroki