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光誘起超短時間角運動量流による超高速磁化制御

利用光致超短时角动量流的超快磁化控制

基本信息

批准号：
21K04184
负责人：
塚本新
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Nihon University
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

项目摘要

本研究は、超短パルス光を原因・手法とし、磁性体内に角運動量流を誘起、副格子磁化構造および多層膜構造による過渡応答の設計と超高速分光計測により探究を進めるのが目的である。本年度は主に、前年度の知見に基づき、透明誘電体(光学干渉層)/希土類遷移金属フェリ磁性体GdFeCo垂直磁化膜からなる多層膜の、近赤外（中心波長800nm）超短パルス光に対する光学応答の内、光学干渉効果による光吸収特性および実行的磁気円二色性（左右円偏光に対する吸収エネルギー差）に注目し、検討を進めた。得られた注目すべき実験的知見として、光学干渉層厚の増大と共に、多層膜での光吸収エネルギー量が単調に増大する範囲（SiN厚：20～100nm）に於いて、実行的磁気円二色性は中間厚にて符号反転を示す事が明らかとなった。偏光依存型全光型磁化反転現象に対し、前者は超短パルス光誘起磁化反転に要する吸収光エネルギー閾値を、後者は、偏光依存特性の指標となる左右円偏光に対する吸収エネルギー差の強度および入射円偏光のカイラリティおよび磁化ベクトル間の符号関係を決定する性質であり、それらが異なる光学干渉特性を有する事を示す。さらに、全光型磁化反転を誘起可能な高強度超短パルス光に対し、非線形光学効果の寄与が想定されるが、光吸収特性、磁気光学効果への寄与につき検討を行い、比較的小さな水準である事も明らかとなった。また、異なる光誘起超短時間磁気励起機構の出現を図る多層構造試料として、①スピン軌道相互作用の大きな非磁性重金属層、②遍歴電子磁性を有する3d系金属磁性層、③大きな局在磁気モーメントを有しフェルミレベル付近の状態密度が低い4f系金属磁性層、④ 3d/4f系合金磁性層、の組み合わせからなる種々の多層構造体を作成し、熱平衡下における、磁気光学効果、異常ホール効果、異常ネルンスト効果等を評価し、それらの相関を明らかにした。

This study is aimed at exploring the causes, methods, induction of angular motion flux in magnetic bodies, design of transition response in sublattice magnetization structures and multilayer structures, and the purpose of ultra-high speed spectrometer measurement. This year is a year from the main year, the previous year's discovery of the base layer, transparent dielectric (optical interference layer)/rare earth type migration metal, magnetic material GdFeCo perpendicular magnetization film multilayer film, near red (center wavelength 800nm), optical interference effect, optical absorption characteristics and practical magnetic dichroism (left and right polarization absorption difference) attention, research progress. In addition, the optical interference layer thickness increases, the optical absorption of multilayer films increases, and the magnetic dichroism of multilayer films increases. The polarization dependent all-optical magnetization inversion phenomenon is related to the absorption threshold value, which is important for ultra-short photoinduced magnetization inversion, and the polarization dependent characteristic index, which determines the sign relationship between the intensity of absorption difference and incident polarization and magnetization. In addition, all-optical magnetization inversion may induce high-intensity ultra-short optical polarization, nonlinear optical effect and optical properties, optical absorption characteristics, magnetic optical effect and optical properties, compared with small levels of light. Multilayer structure sample for the occurrence of ultra-short time magnetic excitation mechanism induced by light,(1) large non-magnetic heavy metal layer for orbit interaction,(2) 3d series metal magnetic layer for electron magnetism,(3) large non-magnetic heavy metal layer for electron magnetism,(4) 4f series metal magnetic layer for low density of state,(4) 3d/4f series alloy magnetic layer, and (5) multilayer structure for composite materials. Thermal equilibrium, magneto-optical effects, abnormal phenomena, abnormal phenomena, etc.