金属・半導体ナノ構造電子系におけるスピン蓄積と磁気光学検出

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金属および半導体のヘテロナノ構造系におけるスピン蓄積現象の解明は、スピントロニクスにおける最重要課題の一つであり、電子スピンのダイナミカルな過程の直接観測により初めてその物理過程を明確に捉えることが可能となる。本研究は、時間領域での磁気光学効果時間分解計測を通して、スピン蓄積現象を解明することを目指している。本年度は、前年度に改良したフェムト秒Ti:Sapphireレーザー時間分解Kerr効果測定装置を用いて、GaAs/AlGaAs量子井戸中に円偏光を照射し励起したスピン蓄積の時間緩和を数PSから数nsのタイムスケールでポンプ-プローブ法により計測した。その結果、円偏光のヘリシティを反転させることで、スピン蓄積の符号が反転することを確認し、室温において数100psの時間スケールでスピン緩和することが確認された。一方、FeRh合金薄膜は約350Kにおいて反強磁性-強磁性転移を示すため、転移点近傍において光学的スピン注入が磁気転移に影響を及ぼすことが期待されるが、これまでに報告がない。そこで、本年度はまず、FeRh合金薄膜のエピタキシャル成長を行った。その結果、マグネトロンスパッタリング法を用いることでMgO(001)基板上に良質なFeRh薄膜を成長することに成功した。しかしながら、作製したFeRh薄膜に対して光学的加熱および光学的スピン注入により発現するFeRh薄膜のスピンダイナミクスについての検討を試みたが、特徴的な変化を観測するまでには至らなかった。