巨視的量子系における新奇スピン熱電効果の開拓

最終年度の主な研究成果としては、１）低温におけるマイクロ波プローブ用ロッドの作製とその試用、ならびに２）マイクロ波共振器技術の確立である。１については、前年度に確立した、電流誘起のスピン流を、強磁性共鳴の緩和変調現象を介して検出する測定技術を、超伝導転移が生じる低温域にまで拡張するため、クライオスタット用のマイクロ波プローブ用ロッドの作製に取り組んだ。試料には、初年度に作製し、RHEED振動と伝導測定による試料評価を終えた、NbSe2/Bi二層膜に検出用のNi80Fe20を蒸着して用いた。結果、本試料はラシュバ効果による三重項状態の実現が先行研究によって予期されていたが、温度依存性からは有意な信号を検出することはできなかった。原因として、スピン流の拡散長に対し磁性体の膜厚が厚すぎることが考えられるが、ロッドに用いた導波路の検出感度は磁性体の膜厚に強く依存することから、その改良に時間を要し、信号の発見にまでは至らなかった。２については、研究課題の遂行の過程で得た高周波技術を応用し、平面型のマイクロ波共振器の作製に取り組んだ。構造は伝搬するマイクロ波の波長に強く依存することから、導波路長を調整することで、必要な周波数でモードを持つような共振器技術を確立した。次に作製した共振器を用いることで、スピネルフェライトにおけるマグノン-フォトン結合を達成した。試料は共同研究として提供されたものを用い、マイクロ波の共振モードと励起されたキッテルモード及びスピン波モードとの間に明瞭な擬交差が生じることを確認した。本成果は、近年注目が集まるスピンキャビトロニクスの分野において、材料探索の可能性を見出し、物質の構造やエネルギー緩和の機構に考察の余地を与えるものである。

最終年度の主な研究成果としては、１）低温におけるマイクロ波プローブ用ロッドの作製とその試用、ならびに２）マイクロ波共振器技術の確立である。１については、前年度に確立した、電流誘起のスピン流を、強磁性共鳴の緩和変調現象を介して検出する測定技術を、超伝導転移が生じる低温域にまで拡張するため、クライオスタット用のマイクロ波プローブ用ロッドの作製に取り組んだ。試料には、初年度に作製し、RHEED振動と伝導測定による試料評価を終えた、NbSe2/Bi二層膜に検出用のNi80Fe20を蒸着して用いた。結果、本試料はラシュバ効果による三重項状態の実現が先行研究によって予期されていたが、温度依存性からは有意な信号を検出することはできなかった。原因として、スピン流の拡散長に対し磁性体の膜厚が厚すぎることが考えられるが、ロッドに用いた導波路の検出感度は磁性体の膜厚に強く依存することから、その改良に時間を要し、信号の発見にまでは至らなかった。２については、研究課題の遂行の過程で得た高周波技術を応用し、平面型のマイクロ波共振器の作製に取り組んだ。構造は伝搬するマイクロ波の波長に強く依存することから、導波路長を調整することで、必要な周波数でモードを持つような共振器技術を確立した。次に作製した共振器を用いることで、スピネルフェライトにおけるマグノン-フォトン結合を達成した。試料は共同研究として提供されたものを用い、マイクロ波の共振モードと励起されたキッテルモード及びスピン波モードとの間に明瞭な擬交差が生じることを確認した。本成果は、近年注目が集まるスピンキャビトロニクスの分野において、材料探索の可能性を見出し、物質の構造やエネルギー緩和の機構に考察の余地を与えるものである。