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

阐明超短多层磁性薄膜中的能量耗散过程和全光磁化反转机制

• 批准号: 16J01232
• 负责人: 吉川 大貴
• 金额: $ 0.83万
• 依托单位: Nihon University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2016
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2016-04-22 至 2018-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16J01232/
• 关键词: 全光型磁化反転現象; 超短時間; 希土類遷移金属合金薄膜; 電子比熱; エネルギー散逸; 全光型磁化反転; ピコ秒; サブピコ秒; フェムト秒パルスレーザー; 非平衡

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。

This topic の theme は, フ ェ ム ト seconds パ ル ス レ ー ザ ー の irradiation の み で induced さ れ に る magnetic field dependent し な な magnetization reverse planning phenomena い "type all-optical magnetization phenomenon of inverse planning (AOS)" の を planning authorities interpret · 応 use pointer を shown す こ と で あ る. In the とする time domain (ps degree), で で metals にお て て 従 従 従 are used to describe the <s:1> thermodynamic image で で and えな えな えな えな 従. This study で は こ の time domain に お け る, polices as sample (metal and soil type migration ア モ ル フ ァ ス alloy フ ェ リ magnetic thin film) の within an electronics, ス ピ ン department within the grid is の is, between the で complex 雑 な structure, interaction の ultrashort パ ル ス の non-equilibrium な extremely short time after light field の エ ネ ル ギ ー を dissipative process, especially に try material structure, material の 検 please と light, magnetic 気 measuring の group み close わ せ に よ っ て Ming ら か に す る と い う, 徴 な gimmick に よ り carries out し た research で あ る. 2 years と な る は this year, yesterday's annual の beg で 検 heat と た electronics い think う に つ き more に beg を 検 into め た. に, non-equilibrium super short time domain で の electronic temperature hook with に base づ く エ ネ ル ギ ー dissipative characteristics suppression と い う new rules 観 point か ら, hot temperature variations can replacement layer と し て electronic heat の different な る 隣 material を pay plus し, be interstate に like magnetic layer in seaborne の AOS 発 now working rate を confirm し た. こ れ は multilayer membrane に よ る エ ネ ル ギ ー dissipative モ デ ル と い う 観 point か ら も, 応 観 point か ら も meaning の あ る knowledge や を, thesis research volunteers と し て 発 table し た. Beg に さ ら に written 検 も と づ き, this エ ネ ル ギ ー dissipative characteristics に plus え て, "strong magnetic material と 隣 meet し た GdFeCo film sample group", "electronic structure, track の different な る RE - Fe, RE - FeCo (RE = Gd, Tb, Dy) の sample group of "に す seaborne る study を common も and せ た で め, this research process GdFeCo を は じ め と す る RE - TM (TM = Fe, Co) の the structure of the specific magnetic 気 な を see し, paper と し て 発 table し た. こ の structure of magnetic 気 は 伝 guide electronic の dynamic state variations of を purpose に し た current Inca, micro machining に お い て も important な も の で あ り, future の ultra-short time domain の magnetic 気 ダ イ ナ ミ ク ス research の 発 big exhibition に き く send す る も の で あ る.

项目成果

Spin-transfer torques in the vicinity of the angular momentum compensation temperature of ferrimagnetic GdFeCo

亚铁磁GdFeCo角动量补偿温度暴力下的自旋转移力矩

• 发表时间: 2018
• 作者: T. Okuno;D.-H. Kim;S.-H. Oh;S. K. Kim;Y. Hirata;T. Nishimura;Y. Futakawa;H. Yoshikawa;A. Tsukamoto;Y. Tserkovnyak;Y. Shirota;T;Moriyama;K.-J. Kim;K.-J. Lee;T. Ono
• 通讯作者: T. Ono

フェリ磁性GdFeCo静・動磁気特性への界面近傍磁気不均一構造改質による寄与

近界面磁非均匀结构改性对亚铁磁GdFeCo静磁和动态性能的贡献

• 发表时间: 2017
• 作者: 二川康宏;吉川大貴;笠谷雄一;田中万裕;S. El Moussaoui;塚本新
• 通讯作者: 塚本新

Pt下地層によるGdFeCo全光型磁化反転閾値の低減効果

Pt底层降低GdFeCo全光磁化反转阈值的效果

• 发表时间: 2017
• 作者: 吉川大貴;S. El Moussaoui;笠谷雄一;二川康宏;塚本新
• 通讯作者: 塚本新

All-Optical magnetization Switching on multi level GdFeCo magnetic double layered film

全光磁化 多级GdFeCo磁性双层薄膜的切换

• 发表时间: 2016
• 作者: S. Terashita;H. Yoshikawa and A. Tsukamo
• 通讯作者: H. Yoshikawa and A. Tsukamo

Modification of magnetic inhomogenious structure near the interfaces in amorphous GdFeCo ferrimagnetic thin film

非晶GdFeCo亚铁磁薄膜界面附近磁不均匀结构的改性

• 发表时间: 2018
• 作者: Y. Futakawa;H. Yoshikawa;Y. Kasatani;S. El Moussaoui;A.Tsukamoto
• 通讯作者: A.Tsukamoto