音響波を用いたナノスケール磁気・強誘電ドメインの生成と駆動

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本研究は強磁性体、強誘電体中にps×nmの時空間スケールの光音響波を発生させ、その光音響波による磁気、誘電ドメインの生成および駆動を目指すものである。このような目的のためには、磁性体や強誘電体内における磁性、誘電性の評価に加え、光音響波の観測を同一の試料内で行う必要がある。今年度は、これまで開発してきた5次元走査型電子顕微鏡(5D-STEM)法を用いた測定を行った。5D-STEMは収束電子線により試料上を走査しながら、各点での回折像の時間依存性を取得する手法である。収束電子線回折(CBED)像を解析した場合には、結晶の歪みや回転など、格子ベクトルの変化を定量的に評価することができる。本手法によりシリコン薄片中に発生させた光音響波の観測を行い、その振幅や歪みの定量評価法を確立しするとともに、シリコン薄片への金属蒸着や微細加工により、どのような光音響波が生成されるか、実験的に明らかにした。加えて、磁性体中の磁場の大きさを差分位相コントラスト(DPC)法により評価することで、磁性体中の磁化のダイナミクスをps×nmの時空間スケールで測定する手法の開発も行った。これらにより、磁性体中の光音響波と、それにより引き起こされる磁気、誘電ドメインダイナミクスの研究に必要な技術的要素が揃った。これらを組み合わせることで現在磁性体中の光音響波と、関連する磁気ダイナミクスの測定を行っている。今後は、光音響波による磁気、誘電ドメインダイナミクスを明らかにする。