逆・磁気線二色性効果を利用した反強磁性デバイスの高度な光制御

利用反/磁二色性效应对反铁磁器件进行先进的光学控制

• 批准号: 22H01535
• 负责人: 大河内 拓雄
• 金额: $ 11.32万
• 依托单位: Japan Synchrotron Radiation Research Institute
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H01535/
• 关键词: 反強磁性; 磁気線二色性; スピントロニクス; 放射光; 光電子顕微鏡; パルスレーザー; 光誘起磁化反転

反強磁性物質や薄膜に対して直線偏光レーザーパルスを照射することで、逆・磁気線二色性効果を介して偏光方向に応じた反強磁性磁化の方向を任意に制御する手法の開発を試みた。まず、劈開したNiO(001)バルク結晶表面に、偏光方向の異なる複数の条件のレーザーパルスを照射したときの反強磁性磁区を、放射光磁気線二色性の光電子顕微鏡観察(XMLD-PEEM)によって評価した。その結果、レーザー照射場所における磁区構造の改変状態は確認できたものの、明確な偏光依存性は検出できなかった。これは、バルク内部の強固な磁気構造により、表面でのレーザー磁区改変が効果的に任意の磁区構造配列を及ぼすことができなかったことによると考えている。一方、薄膜状の反強磁性体で同様の効果を検証すべく、製膜装置の立ち上げも行った。既存の製膜チャンバーに新規に電子線蒸着装置とスパッタリング装置を導入し、Fe、Ti、NiO、Fe2O3などを製膜できる環境を整えた。酸化物反強磁性体は、酸化物ターゲットのスパッタリングおよび金属ターゲットの反応性蒸着の2通りの製膜手段があるが、エピタキシャル成長には基板温度や成長レート、ガス雰囲気などの最適化を行う必要があり、この実験が最も時間を要する内容になると予想される。次年度は製膜条件の探索を中心に進めていく予定である。また、製膜実験の促進のため、製膜チャンバーも、本研究費により新規に整備する計画だが、チャンバーの設計図もほぼ完成した状態である。

Antiferromagnetic thin films can be used to control the polarization direction and magnetization direction of antiferromagnetic materials. The crystal surface of NiO(001) is cleaved and polarized differently under a plurality of conditions. The antiferromagnetic region is irradiated and the dichroic photoelectron microscopy (XMLD-PEEM) is evaluated. As a result, the change state of the magnetic domain structure in the irradiated area is confirmed, and the polarization dependence is determined. The magnetic field structure in the inner part of the structure is strong, and the magnetic field structure in the surface is changed. A square, thin film antiferromagnetic material and the same effect are demonstrated. Under the new regulations for existing film forming machines, electronic wire steaming devices and space-splitting devices have been introduced to improve the environment for film forming of Fe, Ti, NiO, and Fe2O3. 2-way film formation means for acid antiferromagnetic materials, acid antiferromagnetic materials, and metal antiferromagnetic materials, including substrate temperature, growth time, and optimization time. The next year, the film conditions are explored. For the purpose of this study, the preparation of new regulations and the design of the film production process were completed.