Research on the control of photon-magnon coupling state by strong gate electric field

强栅极电场控制光子-磁振子耦合态的研究

基本信息

批准号：
22KJ1956
负责人：
芳井崇悟
金额：
$ 1.6万
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：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ1956/
关键词：
マグノン量子ハイブリッド系磁性

项目摘要

初年度である令和4年度は、電界ゲート変調可能なマグノン-フォトン結合の実現に向けたマイルストーンとして、主に(1)電界ゲート変調可能なマグノン系の実現と(2)超伝導LC回路における薄膜強磁性金属との強結合状態の実現を目指した。(1)に関して、数nmの超薄膜の強磁性金属を研究対象にした。超薄膜金属は界面の電子状態を電界ゲート印加することでその薄膜の物性を変調できることから近年注目を集めている。特に超薄膜強磁性金属においては、強電界を印加することでその磁性が変調されることが報告された。しかし超薄膜強磁体においては界面緩和の寄与が大きくなり、マグノン励起は困難であった。そこで我々の先行研究において界面磁気異方性が超薄膜強磁性金属において大きくマグノン緩和に影響することが明らかにし、超薄膜強磁性体における低緩和実現の設計指針を生み出した。この指針を応用し、超薄膜強磁性金属に電界ゲートを印加することで界面磁性を変調し、マグノン緩和の変調を試みた。測定手法としては強磁性共鳴法を用いその信号の線幅からマグノン緩和を評価した。実際、Pt/Co界面に電界を印加することで超薄膜CoにおけるFMR信号が変調され線幅も変調されていることが確認できた。現在、その結果については論文化に向けたデータ集めをしている。その傍らこの変調原理を応用し、CoFe界面の磁気異方性をMgO cap層膜厚を変えることで変調し、超薄膜CoFeにおいて大きなマグノン緩和も実現した。この結果についてはすでに論文投稿済みである。(2)に関して、所属研究室では超伝導LC回路の技術の確立ができていないため、その作製技術に優れているドイツのWalther-Meissner研究所に滞在し、申請者自らその技術を習得した。実際にマグノン-フォトン結合の測定も行い、薄膜CoFeにおいて超伝導LC回路との強結合状態を観測することができた。

在2022财政年度的第一年中，我们主要是为了实现可以进行现场大门调制的镁化量耦合，（1）实现可以进行现场门调制的镁元素，并（2）实现与薄膜纤维纤维纤维磁性金属的强耦合状态。关于（1），研究了几个NM的超薄膜的铁磁金属。超薄膜金属最近引起了人们的关注，因为它们可以通过应用电场门在界面上应用电子状态来调节薄膜的物理特性。据报道，特别是通过使用强电场来调节超薄铁磁金属的磁性。但是，在超薄铁磁铁中，界面松弛的贡献很大，使木蛋白激发变得困难。因此，在我们以前的研究中，揭示了界面磁各向异性显着影响超薄铁磁金属中的木否松弛，并创建了一个设计指南，以实现超薄铁磁材料中低弛豫。使用本指南，我们将电场门应用于超薄的铁磁金属，以调节界面磁性，并试图调节镁弛豫。作为一种测量方法，使用铁磁共振来评估信号线宽度的镁弛豫。实际上，已经证实，超薄膜CO中的FMR信号已调制，并且通过将电场应用于PT/CO界面来调节线宽度。目前，我们正在收集有关讨论结果的数据。另一方面，通过改变MGO帽层的厚度，应用了该调制原理来调节COFE界面处的磁各向异性，并在超薄的COFE膜中实现了巨大的镁弛豫。结果已经提交。关于（2），该公司隶属于该公司的实验室尚未建立用于超导LC电路的技术，因此他住在德国的Walther-Meissner Institute，该研究所拥有出色的制造技术，申请人本人也获得了该技术。实际上，还测量了镁 - 光子结合，并在薄膜COFE中观察到了与超导LC回路的强耦合状态。