Efficient terahertz emission based on spin caloritronics

本研究の目的は、超短パルスレーザーを用いたスピンダイナミクスの研究手法を取り入れることにより、スピンカロリトロニクスを基軸とした高効率テラヘルツ波の発生機能の開拓を目指すことである。具体的には、熱磁気効果を用いて全く新しいテラヘルツ波の発生原理を実証し、その高効率化を図ることを目的とする。今年度は、渡航前の予備実験として、熱スピン流から異常ネルンスト電圧への変換過程について考察を深めるため、テラヘルツ波の発生用に利用するナノスケールの磁性ナノ超構造における熱磁気効果を詳細に調べた。スパッタリング法によりさまざまな組成比を有するCo-Ge薄膜を作製し、異常ホール効果および異常ネルンスト効果を室温で測定した。Geの添加量を増加させたところ、異常ホール効果、異常ネルンスト効果ともに組成に依存して大きな変化が見られた。また、熱励起によるスピン波制御を目的とし、Feガーネット薄膜に対してコプレーナウェーブガイドから高周波を印加した場合の、熱励起によるスピン波集中効果を調べた。シミュレーションにより、明確な集中効果を観測することができた。これらの結果は、高効率なテラヘルツ波の発生機能の創出に大きく寄与するものであると考えられる。また、国内外の学会や研究会に参加することにより、テラヘルツ波の発生原理などについての多くの関連した知見や情報を得ることができた。さらに、渡航時の具体的な測定の手法や測定時期などについて、渡航先の研究者と詳細な議論を行った。これにより、今後の研究の方向性と研究計画を立案することができた。

本研究の目的は、超短パルスレーザーを用いたスピンダイナミクスの研究手法を取り入れることにより、スピンカロリトロニクスを基軸とした高効率テラヘルツ波の発生機能の開拓を目指すことである。具体的には、熱磁気効果を用いて全く新しいテラヘルツ波の発生原理を実証し、その高効率化を図ることを目的とする。今年度は、渡航前の予備実験として、熱スピン流から異常ネルンスト電圧への変換過程について考察を深めるため、テラヘルツ波の発生用に利用するナノスケールの磁性ナノ超構造における熱磁気効果を詳細に調べた。スパッタリング法によりさまざまな組成比を有するCo-Ge薄膜を作製し、異常ホール効果および異常ネルンスト効果を室温で測定した。Geの添加量を増加させたところ、異常ホール効果、異常ネルンスト効果ともに組成に依存して大きな変化が見られた。また、熱励起によるスピン波制御を目的とし、Feガーネット薄膜に対してコプレーナウェーブガイドから高周波を印加した場合の、熱励起によるスピン波集中効果を調べた。シミュレーションにより、明確な集中効果を観測することができた。これらの結果は、高効率なテラヘルツ波の発生機能の創出に大きく寄与するものであると考えられる。また、国内外の学会や研究会に参加することにより、テラヘルツ波の発生原理などについての多くの関連した知見や情報を得ることができた。さらに、渡航時の具体的な測定の手法や測定時期などについて、渡航先の研究者と詳細な議論を行った。これにより、今後の研究の方向性と研究計画を立案することができた。