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

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。

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。