高い時空間分解能を持つ超音波計測法と微細加工技術を融合した磁性ナノデバイスの開発

开发将超声波测量与高时空分辨率和微加工技术相结合的磁性纳米器件

• 批准号: 17J07186
• 负责人: 長久保 白
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2017
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2017-04-26 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17J07186/
• 关键词: スピントロニクス; 時間分解磁気光学Kerr効果; フォノン; マグノン; 磁壁; ナノワイヤ

本研究ではフェムト秒パルスレーザーを用いた超高速ポンププローブ計測法と電子線リソグラフィを用いたナノメートルオーダーの微細加工技術を組み合わせ、フォノン(超音波)による磁壁の移動現象の実験的解明を目指して研究を行った。電子線リソグラフィを用いることで独自に提案した形状のデバイスを作製し、ナノワイヤの方端部にポンプ光を照射して超音波を励起し、もう一端まで伝播してきた超音波をプローブ光の反射率変化を通して検出することに成功した。その計測の結果、ナノワイヤ中を伝わる2つの現象を発見した。1つはポンプ光の照射後、100 ps以内に数ミクロンの距離を伝播するパルス的な応答である。もう1つは1000 ps以上経ってから数ミクロンの距離を伝播してくる振動的な応答である。細線の材料や寸法を変えるとパルス応答の振幅や、振動の周波数や伝播時間にも変化が現れた。これらは細線中を伝わる電子や超音波の応答を捉えていると考えられ、今後これを用いることで磁壁の移動現象の実験へとつなげることが可能となった。また光学系を改築し、磁気光学Kerr効果をピコ秒オーダーにおいてとらえることで磁化の超高速動的挙動も観測することができるようになった。本研究で構築した光学系では、検出光の分離方法を変えるだけで同一の励起条件下における磁化の応答と超音波の応答をそれぞれ独立に計測できる。これにより超音波の挙動と磁壁・磁化振動の挙動を時間領域において計測できるようになり、これらの相互作用を解明することができるようになった。

This study で は フ ェ ム ト seconds パ ル ス レ ー ザ ー を with い た ultra-high-speed ポ ン プ プ ロ ー ブ measuring method と electronic line リ ソ グ ラ フ ィ を with い た ナ ノ メ ー ト ル オ ー ダ ー の microfabrication technology group を み わ せ, フ ォ ノ ン (ultrasound) に よ る の mobile phenomenon の magnetic wall be 験 of interpret を refers し を line っ て research た. Electronic line リ ソ グ ラ フ ィ を with い る こ と で に proposal alone し た shape の デ バ イ ス を as し, ナ ノ ワ イ ヤ の party end に ポ ン プ を sunlight し て ultrasound を excitation し, も う end ま で 伝 sowing し て き た ultrasound を プ ロ ー ブ の light reflectance variations change を tong し て 検 out す る こ と に successful し た. The results of the そ <s:1> measurement <e:1> and the を伝わる2 <s:1> phenomenon in the ナノワ ヤ ヤ ヤ を show that た た た. After 1 つ は ポ ン プ の light irradiation, 100 ps に number within ミ ク ロ ン の distance を 伝 sowing す る パ ル ス of な 応 answer で あ る. Youdaoplaceholder0 う1 って 1000 ps or more, passing through って って ら a number of ら, <s:1> ロ, <s:1> <s:1> a distance of を伝 to broadcast the な応 answer である of <s:1> てくる vibration. Thread の material や を "method - え る と パ ル ス 応 answer の や, vibration amplitude の cycle for や 伝 sowing time に も variations change が now れ た. こ れ ら は thin lines in を 伝 わ る electronic や ultrasound の 応 answer を catch え て い る と exam え ら れ, future こ れ を with い る こ と で の mobile phenomenon の magnetic wall be 験 へ と つ な げ る こ と が may と な っ た. Built し ま た を change department of light and magnetic 気 optical Kerr unseen fruit を ピ コ seconds オ ー ダ ー に お い て と ら え る こ と で magnetization の ultra fast acting 挙 move も 観 measuring す る こ と が で き る よ う に な っ た. で this study constructs し た optics で は, 検 light の separation methods を - え る だ け で same の wound up under the condition of に お け る magnetization の 応 answer と ultrasound の 応 answer を そ れ ぞ れ independent に measuring で き る. こ れ に よ り ultrasound の 挙 dynamic と magnetization, magnetic wall vibration の 挙 dynamic を time domain に お い て measuring で き る よ う に な り, こ れ ら の interaction を interpret す る こ と が で き る よ う に な っ た.

项目成果

Theoretical study on elastic properties of Si2N2O by ab initio calculation

从头计算Si2N2O弹性性质的理论研究

• DOI: 10.7567/jjap.57.07lb04
• 发表时间: 2018
• 作者: Seiya Tsuboi;Kanta Adachi;A. Nagakubo;H. Ogi
• 通讯作者: H. Ogi

Guide wave excitation and detection in a single nanowire

单纳米线中的导波激发和检测

• 发表时间: 2017
• 作者: 中西智哉;金川久一;澤井 みち代;長久保白
• 通讯作者: 長久保白

Phonon anharmonicity in zirconium tungstate single crystal investigated by broadband light scattering

宽带光散射研究钨酸锆单晶的声子非谐性

• DOI: 10.7567/jjap.56.10pb06
• 发表时间: 2017
• 期刊: Japanese Journal of Applied Physics
• 影响因子: 1.5
• 作者: Oishi Eiichi;Fujii Yasuhiro;Katayama Daisuke;Koreeda Akitoshi;Nagakubo Akira;Ogi Hirotsugu
• 通讯作者: Ogi Hirotsugu

Elastic constant of alpha and beta tungsten films studied by picosecond ultrasonics

皮秒超声波研究α和β钨薄膜的弹性常数

• 发表时间: 2017
• 作者: 長久保白