磁性体における高強度光を用いたスピン制御法の開拓

磁性材料中高强度光自旋控制方法的开发

• 批准号: 20J14428
• 负责人: 永井 恒平
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-24 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J14428/
• 关键词: 光物性; 磁性

本研究では高強度光による磁性体の新奇な高速磁化制御を目標に実験的研究を行った。特に近年2次元的なスピン構造が注目を集めるファンデルワールス層状磁性体を対象とし、その代表物質であるCrI3に焦点を絞って実験を行った。まず機械剥離法を用いてCrI3の5層程度の原子層薄膜を作成した。本試料は大気下では急速に劣化が進んでしまうために、アルゴン置換をしたグローブボックス内で作成し、さらに層状物質の原子層薄膜h-BNで封止することによって劣化の小さい試料を作ることに成功した。その試料を超伝導磁石内に導入した上で低温磁場下での磁化をHeNeレーザーを用いた磁気光学カー回転を測定することで検出した。さらに高強度ポンプ光を試料に照射した際の磁化変化を検出するために、Ti:Sapphire再生増幅器から得た高強度近赤外光（波長1260nm）をポンプ光、630nmの光をプローブ光とするポンププローブ測定系を構築した。バランス検出系を用いることでパルス光によってもHeNeレーザーと同様に磁化を測定することに成功した。また高強度赤外パルス光の下での物質応答を調べ、ポンプ光を当てながら磁場を掃引することでヒステリシスカーブがポンプ光が強いほど縮小することを確認した。物質の吸収や比熱などから計算される温度上昇と磁気転移の温度を検討した結果、ポンプ光によって起こる急激な温度上昇が高速な消磁過程を起こすことを明らかにした。またポンプ光の偏光を円偏光にした際にヘリシティによると考えられる有意な高速磁化変調を検出した。これは磁性体薄膜試料において初めて高強度光による磁化制御の可能性を示す結果である。さらに、磁性がない場合の半導体薄膜の基礎的な高強度光に対する電子応答を明らかにするために単層WSe2からの高次高調波発生を行い、その詳細な理解を実験、数値計算の両面から行った。本研究をまとめて論文1報の投稿を行った。

This research focuses on the experimental study of novel な high-speed magnetization of を targets by で で high-intensity optical による magnetic bodies. Youdaoplaceholder5 field った. Special に in recent years, two yuan な ス ピ ン tectonic が attention を set め る フ ァ ン デ ル ワ ー ル ス layered magnetic body を like と seaborne し, そ の representative material で あ る CrI3 に focus を ground っ て be 験 を line っ た. The まず mechanical exfoliation method を is used to make <s:1> た with まず てCrI3 <s:1> 5-layer <s:1> atomic layer film を. This sample は great 気 で は に rapidly deteriorating が into ん で し ま う た め に, ア ル ゴ ン replacement を し た グ ロ ー ブ ボ ッ ク ス で し consummate, さ ら に layered material の atomic layer membrane h - BN で seal check す る こ と に よ っ て degradation の small さ い sample を as る こ と に successful し た. そ の sample を super 伝 permeability within the stone に import し た で low-temperature magnetic field on で の magnetization を HeNe レ ー ザ ー を with い た magnetic 気 optical カ ー back planning を determination す る こ と で 検 out し た. さ ら に high-strength ポ ン プ を try material に sunlight し た interstate の magnetization - turn を 検 out す る た め に, Ti: Sapphire regenerative raised image editor か ら た high intensity near red outside light (1260 nm) wavelength を ポ ン プ light, 630 nm light の を プ ロ ー ブ light と す る ポ ン プ プ ロ ー ブ measurement system を build し た. を バ ラ ン ス 検 out department with い る こ と で パ ル ス light に よ っ て も HeNe レ ー ザ ー と with others に magnetization を determination す る こ と に successful し た. ま た high strength red outside パ ル ス under light の で の material 応 answer を べ, ポ ン プ を light when て な が ら magnetic field sweep を led す る こ と で ヒ ス テ リ シ ス カ ー ブ が ポ ン プ strong light が い ほ ど narrow す る こ と を confirm し た. Material suction 収 の や heat な ど か ら computing さ れ る temperature rise と magnetic 気 planning move の temperature を beg し 検 た results, ポ ン プ light に よ っ て up こ る nasty shock な temperature rise が high-speed な degaussing process を up こ す こ と を Ming ら か に し た. ま た ポ ン プ の polarizing light を has drifted back towards &yen; polarized に し た interstate に ヘ リ シ テ ィ に よ る と exam え ら れ る intentionally な high-speed magnetic - adjustable を 検 out し た. <s:1> れ にお magnetic thin film sample にお て て initial めて high-intensity light による magnetization <s:1> possibility を show す result である. さ ら に, magnetic が な い occasions の based semiconductor thin film の な high strength light に す seaborne る electronic 応 answer を Ming ら か に す る た め に 単 layer WSe2 か ら の high-profile wave 発 を line い, high order そ の な detailed understanding を be 験, the numerical calculation の struck surface か ら line っ た. This research をまとめて paper 1 should be submitted to the を submission line った.

项目成果

Photo-carrier doping effect on high-order harmonic generation in monolayer WSe2

• DOI: 10.1109/irmmw-thz46771.2020.9370876
• 发表时间: 2020-11
• 期刊: 2020 45th International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves (IRMMW-THz)
• 作者: K. Nagai;K. Uchida;S. Kusaba;T. Endo;Y. Miyata;Koichiro Tanaka

単層WSe2の高次高調波発生におけるインコヒーレントキャリアの影響

非相干载流子对单层 WSe2 中高次谐波产生的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: 永井恒平;内田健人;草場哲;遠藤尚彦;宮田耕充;田中耕一郎
• 通讯作者: 田中耕一郎

高強度光下での2次元層状磁性体CrX3の光学応答

二维层状磁性材料CrX3在高强度光下的光学响应

• 发表时间: 2021
• 作者: 永井恒平;大庭健嗣;田中耕一郎
• 通讯作者: 田中耕一郎

半導体原子層薄膜における極端非線形光学現象

半导体原子层薄膜中的极端非线性光学现象

• 发表时间: 2020
• 作者: 永井恒平

Dynamical symmetry of strongly light-driven electronic system in crystalline solids

晶体固体中强光驱动电子系统的动力学对称性

• DOI: 10.1038/s42005-020-00399-x
• 发表时间: 2020
• 期刊: Communications Physics
• 影响因子: 5.5
• 作者: Nagai Kohei;Uchida Kento;Yoshikawa Naotaka;Endo Takahiko;Miyata Yasumitsu;Tanaka Koichiro
• 通讯作者: Tanaka Koichiro