フェリ磁性体を用いたスピン波偏光子の作製

使用亚铁磁材料制造自旋波偏振器

• 批准号: 21J10136
• 负责人: 船田 晋作
• 金额: $ 0.96万
• 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: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-28 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21J10136/
• 关键词: スピントロニクス; フェリ磁性体; 磁化ダイナミクス; スピン波

本研究課題は、フェリ磁性体の反強磁性的な性質を利用することによってスピン波の偏光を新たな自由度として制御を実現することを目的としています。今年度はテラヘルツ帯域における薄膜の磁気共鳴測定法を実証し、その手法を用いてフェリ磁性体の偏光に依存する反強磁性ダイナミクスの特徴を調べました。従来、反強磁性体・フェリ磁性体のテラヘルツ帯域における磁気共鳴測定はバルクに対しては古くから行われてきたものの、その測定法は光学的な手法であり光との相互作用の小さい薄膜の測定には不向きでした。本研究では高強度なテラヘルツ波源であるジャイロトロンを用いてフェリ磁性薄膜の磁気共鳴を励起し、整流効果により生じる直流電圧を測定することによって薄膜の磁気共鳴を検出する方法を提案し、その実証を行いました。その結果、この測定法が幅広い温度領域において反強磁性的な磁気共鳴の検出ができることが実証されました。また、本測定ではGdCo薄膜の磁気共鳴の偏光によって生じる直流電圧に大きな差がありました。この結果に基づいて理論的な考察を行ったところ、今回のように交流磁場でフェリ磁性体の磁化共鳴を誘起した場合、右円偏光の共鳴モードのほうが左円偏光の共鳴モードよりも大きな歳差運動を行うという特徴があることを示しました。以上の結果は、フェリ磁性体の反強磁性ダイナミクスの学術的な理解を深めるのみならず、これまで困難とされていた磁性薄膜のテラヘルツ評価技術の先駆けとなるものです。

本研究项目的目的是利用亚铁磁体的反铁磁特性，实现对自旋波偏振的控制作为一种新的自由度。今年，我们展示了一种太赫兹波段薄膜的磁共振测量方法，并利用该方法研究了亚铁磁材料中偏振相关的反铁磁动力学特征。传统上，反铁磁体和亚铁磁体的太赫兹波段磁共振测量长期以来一直在块体材料上进行，但测量方法是一种光学方法，并且基于与光相互作用很少的薄膜，因此并不适合。用于测量。在这项研究中，我们提出并演示了一种检测薄膜中磁共振的方法，通过使用陀螺仪（一种高强度太赫兹波源）在亚铁磁薄膜中激发磁共振，并测量由整流效应产生的直流电压。我们这样做了。结果表明，该测量方法可以在较宽的温度范围内检测反铁磁共振。另外，在该测量中，GdCo薄膜的磁共振极化产生的直流电压存在很大差异。基于该结果的理论研究表明，当像这种情况那样用交变磁场感应亚铁磁性材料的磁共振时，右旋圆偏振光的共振模式比左旋圆偏振光的共振模式具有更大的年龄。我们证明了圆偏振光具有做差速运动的特性。上述结果不仅为亚铁磁材料的反铁磁动力学提供了更深入的理解，而且为迄今为止一直被认为困难的磁性薄膜太赫兹评估技术提供了先驱。

项目成果

Electrical detection of antiferromagnetic dynamics in GdCo thin films by using a 154 GHz gyrotron irradiation

使用 154 GHz 回旋管辐射对 GdCo 薄膜中的反铁磁动力学进行电学检测

• 发表时间: 2023
• 作者: Shinsaku Funada;Yuya Ishikawa;Motoi Kimata;Yusuke Yamaguchi;Kanata Hayashi;Tomonori Sano,Koki Sugi;Yutaka Fuji;Seitaro Mitsudo;Yoichi Shiota;Teruo Ono;Takahiro Moriyama
• 通讯作者: Takahiro Moriyama

日本物理学会 第77回年次大会、PLD法で作製したフェリ磁性ガーネットGd3Fe5O12薄膜における磁気共鳴の温度依存性

日本物理学会第77届年会，PLD法制备的亚铁磁性石榴石Gd3Fe5O12薄膜中磁共振的温度依赖性

• 发表时间: 2022
• 作者: Kurano Takumi;Kanazawa Takanori;Iioka Shingo;Kondo Hiromu;Kosuge Yasuhiro;Suzuki Toyofumi;長藤美佑紀;船田 晋作
• 通讯作者: 船田 晋作

Temperature dependence of domain wall creep motion in ferrimagnetic Tb/CoFeB/MgO microwires

铁磁 Tb/CoFeB/MgO 微丝中畴壁蠕变运动的温度依赖性

• DOI: 10.1016/j.jmmm.2022.169251
• 发表时间: 2022
• 期刊: Journal of Magnetism and Magnetic Materials
• 影响因子: 2.7
• 作者: Shiota Yoichi;Noda Kaoru;Hirata Yuushou;Kuwano Kyosuke;Funada Shinsaku;Hisatomi Ryusuke;Moriyama Takahiro;Stebliy Maksim;Ognev Alexey V.;Samardak Alexander S.;Ono Teruo
• 通讯作者: Ono Teruo

Low ferrimagnetic damping in Gd3Fe5O12 epitaxial films grown using pulsed laser deposition

• DOI: 10.1063/5.0099618
• 发表时间: 2022-08
• 期刊: Applied Physics Letters
• 影响因子: 4
• 作者: S. Funada;D. Kan;K. Kuwano;Y. Shiota;R. Hisatomi;T. Moriyama;Y. Shimakawa;T. Ono

Temperature dependence of magnetic resonance in PLD grown ferrimagnetic garnet Gd3Fe5O12 thin film

PLD 生长的亚铁磁石榴石 Gd3Fe5O12 薄膜中磁共振的温度依赖性

• 发表时间: 2022
• 作者: Shinsaku Funada;Daisuke Kan;Kyosuke Kuwano;Yoichi Shiota;Ryusuke Hisatomi;Takahiro Moriyama;Yuichi Shimakawa;Teruo Ono
• 通讯作者: Teruo Ono