テラヘルツ領域における反強磁性体の高速スピンダイナミクスの検出とその制御

点击翻译按钮获取中文摘要

本研究課題では,主に,反強磁性体NiOにテラヘルツ波放射分光法を適用し,反強磁性体における高速スピンダイナミクスやその緩和過程の解明,さらにはそのスピン制御を実証することを目的としている.これまでの研究で,光パルス励起コヒーレント反強磁性マグノンからのテラヘルツ波放射を見出し,さらに励起光パルスの左右円偏光の切替によるコヒーレントマグノンの位相制御を実証してきた.本年度は,この位相制御に加えて,適当な時間間隔を持つダブル光パルスを用いた反強磁性マグノンの振幅の増強や減衰といった基本的なコヒーレント制御を達成することができた.また,前年度から引き続き,逆ファラデー効果(瞬間的なパルス磁場を誘起する現象)によって励起されるコヒーレント反強磁性マグノンからの磁気双極子放射モデルによる放射テラヘルツ波波形の計算シミュレーションを行った.本年度は,逆ファラデー効果によって誘起されるパルス磁場の試料内部での変化や直線偏光励起の場合について計算するなど,さらに詳しい考察を行い,光励起マグノン生成機構を解明するための重要な知見を得た.さらに本年度は,反強磁性体MnOにおける光励起キャリアの生成及びその緩和過程に関して調べるために光ポンプ-テラヘルツプローブ分光を行った.この測定において,光パルス照射によって磁性イオンdバンド間の2光子吸収による自由キャリア(光キャリア)励起現象を初めて見出し,その光キャリア寿命時間が特異な温度依存性を持つことを明らかにした.その温度依存性からネール温度以下で光キャリアはマグノンによる散乱を強く受けていることが示された.以上のように,本年度の研究によって,これまでほとんど知られていなかった光パルス励起反強磁性体中のスピン及び電荷ダイナミクスに関する新現象を見出し,高速スピントロニクス及びマグノニクスの開発に必要な基礎的知見を提供した.