磁気励起を介したテラヘルツ光による非散逸電流生成

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テラヘルツ帯の光照射による光起電力の実現を目指し、特にマルチフェロイクスがテラヘルツ帯に有するエレクトロマグノン共鳴に着目した研究を進めている。当該年度は、代表的なマルチフェロイクスであるペロブスカイト型マンガン酸化物の光起電力に関する研究を引き続き進めた。マンガン酸化物は最低温でサイクロイド型らせんにスピンが配列する。この時、スピン秩序由来の自発分極が生じる。前年度にこの強誘電相において、エレクトロマグノンの共鳴励起により光電流が発生することを確認していたが、それに加えてテラヘルツ帯の磁気共鳴を用いた比較実験を行った。光の磁場成分に活性な反強磁性共鳴の生成によっても光起電力が生成されることを確認した。この結果は、マルチフェロイクスにおいてはエレクトロマグノンに限らず磁気共鳴の生成によりテラヘルツ光起電力の生成が可能であることを意味している。また、対称性に基づいた考察と今回の結果は矛盾しないことも確認した。一方で、実験的にはテラヘルツパルスにより生じたパルス状の電流をオシロスコープで検出するという実験を行っており、観測した信号が真に直流の電流成分であるかを検証することが必須である。このために、テラヘルツ照射により実際に電荷の蓄積が生じているかどうかを観測する実験を行った。その結果、電荷がテラヘルツパルス照射により階段状に蓄積する様子を観測することに成功した。この結果は、今回観測したテラヘルツ光電流が、バルク光起電力効果により生じていることを明確に示している。