ディラック電子系における逆ファラデー効果によるスピン流発生

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本研究ではディラック半金属であるBiで観測された円偏光起電力について、円偏光によって電子スピンが影響を受ける逆ファラデー効果に着目し、その起源を解明することを目的に研究を行った。前年度までの研究では磁場、温度依存性、さらに物質の組成依存性について調査を行ってきた。その結果を受けて本年度については光強度依存性と物質構造依存性について研究を行った。本研究では円偏光に依存して発生する直流の起電力に着目してきたが、円偏光の強度を時間変化させた場合には起電力にも時間変化が生じ、電磁誘導によって電磁波の放射が発生することがわかってきている。この放射電磁波を調べた結果によると、起電力が円偏光の入力強度に非線形に依存することが示唆されている。本年度には、自前のパルスレーザーを導入することで、これまで用いていたものよりも強力な円偏光を照射する実験を行った。結果としては本年度に調査した円偏光の強度範囲では直流起電力の非線形性がみられなかった。このことは起電力発生のモデルに制約を与えると考えられる。更に、この研究の途上において円偏光が物質構造の旋回性に影響を与えている可能性がある結果が得られた。このことは円偏光と電子の相互作用について包括的な理解を与える可能性がある。また、前年度に引き続いて行ったBiに他の元素を添加した場合の変化を調べる実験においては、高添加領域についてこれまで見られなかった特異な起電力の増大を発見した。