超短時間多層磁性薄膜内エネルギー散逸過程と全光型磁化反転機構の解明

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本課題の主題は、フェムト秒パルスレーザーの照射のみで誘起される磁場に依存しない特異な磁化反転現象「全光型磁化反転現象(AOS)」の反転機構を解明・応用指針を示すことである。対象とする時間領域(ps程度)では金属においても従来の熱力学的描像では扱えない。本研究ではこの時間領域における、対象試料(希土類遷移金属アモルファス合金フェリ磁性薄膜)内の電子系・スピン系・格子系の系内、系間で複雑な構造・相互作用の超短パルス光照射後の非平衡な超短時間領域のエネルギー散逸過程を、特に試料構造・材料の検討と光・磁気計測の組み合わせによって明らかにするという特徴的な手法により遂行した研究である。2年目となる本年度は、昨年度の検討で得た電子比熱という着想につき更に検討を進めた。特に、超短時間非平衡領域での電子温度勾配に基づくエネルギー散逸特性制御という新規観点から、熱温度変換機能層として電子比熱の異なる隣接材料を付加し、実際に対象磁性層内のAOS発現効率上昇を確認した。これは多層膜化によるエネルギー散逸モデルという観点からも、応用観点からも意義のある知見を得、論文や研究会誌として発表した。さらに上記検討にもとづき、本エネルギー散逸特性に加えて、「強磁性材料と隣接したGdFeCo 薄膜試料群」、「電子構造、軌道の異なるRE-Fe, RE-FeCo (RE =Gd, Tb, Dy)の試料群」に対する研究を共同研究も併せた本研究過程で進め、GdFeCoをはじめとするRE-TM(TM =Fe, Co)の特異な磁気的構造を見出し、論文として発表した。この磁気的構造は伝導電子の能動的状態変化を目的にした電流印加・微細加工においても重要なものであり、今後の超短時間領域の磁気ダイナミクス研究の発展に大きく寄与するものである。