Improvement of radiation efficiency of the wideband terahertz-emitter using the spintronics device

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磁性金属と非磁性金属のヘテロ構造(スピントロニック素子)をフェムト秒レーザーで光励起することで誘起される超高速のスピン流を起源とするテラヘルツ(THz)放射は、超広帯域特性や広い励起波長で利用可能なことから、新しいTHz波放射機構として注目を集めている。しかし、その励起パワー当たりの放射効率が低いため、実用的なTHz波放射素子として利用されるまでには至っていない。本研究では、高効率なスピントロニックアンテナを開発するため、（ａ）高スピン流ー電流変換効率の得られる金属の組み合わせの探索、（ｂ）金属ヘテロ構造の最適化と作製技術の開発、並びに（ｃ）高効率なTHz放射器の作製を念頭に研究を進めてきた。（ａ）については磁性金属/非磁性金属の組み合わせについての議論を行ったが、既に多数の金属元素の組み合わせが提案されている状況であることから現状で独自の組み合わせ提案は難しく、継続で検討する事となった。（ｂ）については事業者及び共同研究者に依頼して複数のサンプルを作製し最適化を行った。その結果、これまでの報告と若干異なるがよく似た最適値が得られた。（ｃ）としてスピントロニックエミッタ上に金をアンテナパターン状に数百nmの厚さで作製することで放射効率の向上を図ったアンテナを作製した。次年度実験を行い放射特性を調べる予定である。また、スピントロニックエミッタの検出感度向上を目指して磁気変調アンテナマウントを製作した。光チョッパなどの機械的な機器を使用せず、電気的に正負の交流磁場を印加することができるようになったため、これまでの2倍の振幅で検出することが可能となった。この成果は「2022年度日本物理学会北陸支部定例学術講演会」及び「第70回応用物理学会春季学術講演会」にて報告を行った。