ナノ構造磁性体のプラズモン増強磁気光学特性

本研究では、10年後を見据えた新規メモリを実現に近づけるための一つの手法として、局在表面プラズモン励起強磁性体の物性(電子の振動モードのスピン変調に関する物理)を切り拓く。そのためには技術的には、連続膜としての薄膜だけではなく各種微細加工技術が必要となる。そこで、50nm径以下の磁性/非磁性積層構造からアスペクト比の高いドットの規則配列体を加工する技術を確立し、その光学・磁気光学特性を明らかとすることを目的とする。局在表面プラズモンのサイズ効果の研究に際しては、磁気光学効果の波長依存性を勘弁・迅速に測定する必要がある。そこで、海外特別研究員のDuは、試料に白色光を照射し、反射/透過光を分光して波長情報を位置情報に置き換え、アレイセンサで各位置での光量を検出することにより、偏光情報を極僅かに含む磁気光学スペクトルを取得する光学系を確立した。本手法により磁界を掃引しながら連続的にスペクトルを取得し続けることにより、各波長での磁気光学ヒステリシスループを切り出すことが可能となった(Review of Scientific Instruments,83,013103(2002))。昨年度までに確立した微細加工技術を用い、40nmの高さをもつAuドット、Au/磁性膜/Auサンドイッチ試料を、間隔150nmの楕円柱周期配列体試料を作製し、前述の評価システムによりスペクトル評価を行った。その結果、磁界下のAuの楕円柱周期配列試料において、直線偏光の偏光面角度に応じて磁気光学効果に角度依存性が現れることが明らかとなった。これは磁界センサに応用できる可能性を示唆しており、興味深い(IEEE Trans. Magn. 47,3167(2011), APL, 99, 191107(2011))。

本研究では、10年後を見据えた新規メモリを実現に近づけるための一つの手法として、局在表面プラズモン励起強磁性体の物性(電子の振動モードのスピン変調に関する物理)を切り拓く。そのためには技術的には、連続膜としての薄膜だけではなく各種微細加工技術が必要となる。そこで、50nm径以下の磁性/非磁性積層構造からアスペクト比の高いドットの規則配列体を加工する技術を確立し、その光学・磁気光学特性を明らかとすることを目的とする。局在表面プラズモンのサイズ効果の研究に際しては、磁気光学効果の波長依存性を勘弁・迅速に測定する必要がある。そこで、海外特別研究員のDuは、試料に白色光を照射し、反射/透過光を分光して波長情報を位置情報に置き換え、アレイセンサで各位置での光量を検出することにより、偏光情報を極僅かに含む磁気光学スペクトルを取得する光学系を確立した。本手法により磁界を掃引しながら連続的にスペクトルを取得し続けることにより、各波長での磁気光学ヒステリシスループを切り出すことが可能となった(Review of Scientific Instruments,83,013103(2002))。昨年度までに確立した微細加工技術を用い、40nmの高さをもつAuドット、Au/磁性膜/Auサンドイッチ試料を、間隔150nmの楕円柱周期配列体試料を作製し、前述の評価システムによりスペクトル評価を行った。その結果、磁界下のAuの楕円柱周期配列試料において、直線偏光の偏光面角度に応じて磁気光学効果に角度依存性が現れることが明らかとなった。これは磁界センサに応用できる可能性を示唆しており、興味深い(IEEE Trans. Magn. 47,3167(2011), APL, 99, 191107(2011))。