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円盤状強磁性薄膜を用いた高効率な光－マイクロ波変換器の創出

使用盘状铁磁薄膜创建高效光微波转换器

基本信息

批准号：
22K14589
负责人：
久富隆佑
金额：
$ 3万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K14589/
关键词：
磁気光学量子光学角運動量マグノン

项目摘要

2022年度は、本研究遂行に必要なサンプル作製手法の確立とその評価、そして光学系の設計を行った。本研究では、強磁性マグノンを用いた高効率な光－マイクロ波波長変換器の創出を目指している。具体的なステップとして、（１）円盤状強磁性単結晶薄膜作製、（２）強磁性共鳴による作製した薄膜の評価、（３）強制励起された薄膜内の強磁性マグノンによって発現するマグノン誘起ブリルアン散乱の定量的観測を想定している。それらを完遂することによって、創出した光－マイクロ波波長変換器の性能評価を行うことが可能となる。そこで、まず（１）円盤状強磁性単結晶薄膜作製を行った。基板はガーネット構造を持つ強磁性体用の基板として代表的な、ガドリニウムガリウムガーネット（GGG）基板を用いた。その基板上に非常に長寿命の強磁性マグノンモードを有することで知られるイットリウム鉄ガーネット（YIG）単結晶をRFマグネトロンスパッタリング装置を用いて成膜し、900 ℃で8時間アニールすることにより単結晶化させた。さらにフォトリソグラフィーとアルゴンイオンミリング装置を用いてドライエッチング加工を施すことにより、直径約100 μm、厚さ約1 μmの円盤状強磁性単結晶薄膜を作製することができた。次に（２）作製した円盤状YIG薄膜の強磁性共鳴測定による物性評価を行った。本研究では、YIG薄膜の面直方向に静磁場を印可し、強磁性スピン集団を飽和させることで発現する均一歳差運動モード（Kittelモード）を用いて光－マイクロ波変換を行う予定である。そこで、薄膜面内方向に交流振動磁場を加え、強磁性共鳴現象の観測を行った。その結果から、Kittelモードの共鳴周波数・寿命・マイクロ波との結合強度の評価を行うことができた。さらに、（３）強磁性マグノンを用いたマグノン誘起ブリルアン散乱実験に向けた光学系の設計も完了している。

In the year 2022, this study carried out the necessary training methods to make sure that the design practice of the Department of Optics and the Department of Optics. In this study, the high-frequency light-wave length device is used in the study of magnetic and magnetic properties. The specific mechanical properties are as follows: (1) the thin film of the thin film, (2) the strong magnetic resonance, (3) the strong magnetic field in the thin film, and (3) the strong magnetic field in the thin film. The performance of the wave length sensor is very high, and the performance of the wave length sensor is very high. X-ray diffraction and X-ray diffraction. (1) the thin films with strong magnetic properties are used as thin films. The substrate is designed to support the use of the substrate represented by the substrate (GGG). The very long-life and strong magnetic properties of the substrate are characterized by the use of thin film formation and crystallization of the RF film and the crystallization temperature of 8 hours at 900C and 8 ℃, respectively. The results show that the RF equipment is used to form a film and crystallize the film. The thin film with a diameter of about 100 μ m and a thickness of about 1 μ m is used to fabricate a thin film with a diameter of about 100 μ m and a thickness of about 1 μ m. The second part (2) is used to determine the physical properties of YIG thin films. In this study, the magnetostatic field can be printed in the straight direction of the YIG thin film, the magnetostatic field can be printed in the straight direction, and the magnetic field will be printed in the magnetic field in the straight direction, the magnetostatic field will be printed in the direct direction of the magnetic field, the magnetic field will be printed in the direct direction of the magnetic field, the magnetic field will be printed in the direct direction of the magnetic field, the magnetic field will be printed in the direct direction, the magnetic field will be printed in the direct direction, the magnetic field will be printed in the direct direction, the magnetic field will be printed in the direct direction, the magnetic field will be printed in the magnetic field, and the magnetic field will be printed in the direct direction of the magnetic field. The magnetic field is enhanced in the direction of AC vibration in the in-plane direction of the thin film, and the strong magnetic field is in good agreement with each other. The results show that the total cycle wavenumber lifespan, the wave length of the cycle, the wave length of the Kittel, and the strength of the cycle, the strength of the cycle, the life cycle of the cycle and the strength of the cycle. The optical system, (3) the magnetic field device has been designed to the optical department of the optical department.