New development of all-optical helicity-dependent magnetization switching

全光学螺旋性相关磁化开关的新进展

基本信息

批准号：
22K14588
负责人：
山田貴大
金额：
$ 3万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K14588/
关键词：
全光型磁化反転強磁性金属薄膜円偏光

项目摘要

本研究の目的は、膜構造・パルス幅・波長の3条件をアップデートし、全光偏光依存磁化反転の磁気記録媒体への応用と同時にその物理の発展に貢献する新展開を創出することである。本年度はまず、近赤外から可視領域に中心波長をもつ従来のフェムト秒レーザーではなく、X線自由電子レーザー(XFEL)を用いた円偏光依存磁化反転を実証した。Pt/Co/Pt多層膜中の磁気分極したPt原子のＬ3吸収端を硬X線パルスにより強励起したとき、円偏光状態に依存して磁気ドメインが変化した。XFEL照射後の磁化状態の空間的な偏りがX線磁気円二色性(XMCD)とよく一致する。これは、磁化反転の円偏光依存性が、円偏光選択的な内核-外殻準位間での電気双極子遷移に由来するX線光子の吸収により生じることを意味している。さらに、2022B期のSACLAビームタイムにおいて、SACLAのシステムとフェムト秒レーザーを同期しながら、磁気ドメインの変化を時間分解撮像する測定系の構築に成功した。今後は、この測定系を用いて、磁化反転ダイナミクスの解明に注力する。さらに、フェムト秒レーザーではなくナノ秒レーザーを使用した円偏光依存磁化反転を調査した。QスイッチNd:YAGレーザー(パルス幅: 10 ns)を使用し、Pt(3 nm)/Co(0.6 nm)/Pt(3 nm)を励起した。磁気ドメインの変化が生じるよりも低いエネルギー密度で薄膜がダメージを受け、保磁力が変化した。光吸収により膜内に蓄積された熱のために、膜がダメージを受けたと考えられる。この問題には、強磁性層の膜厚を薄くし、キュリー温度を室温付近まで下げることで対処する予定である。

这项研究的目的是更新三个条件：膜结构，脉冲宽度和波长，并创建有助于物理发展的新发展，同时还将全光偏振依赖性的磁化反演应用于磁性记录介质。今年，我们首先使用X射线游离电子激光器（XFEL），而不是传统的飞秒激光器，其中心波长从近红外到可见的区域。当硬X射线脉冲强烈激发PT/CO/PT多层膜中磁化极化Pt原子的L3吸收边缘时，磁性域的变化取决于圆形极化状态。 XFEL辐照后磁化状态的空间偏置与X射线磁圆二色性（XMCD）非常匹配。这意味着，磁化反转的圆极化依赖性是由于从内核壳体水平之间的圆形极化选择性电偶极转变得出的X射线光子的吸收。此外，在2022B时期的Sacla Beamtime期间，我们成功构建了一个测量系统，该系统是对磁性域变化的时间分辨成像，同时将SACLA系统与飞秒激光同步。将来，我们将专注于使用此测量系统阐明磁化反演动力学。此外，研究了使用纳秒激光而不是飞秒激光的圆极化依赖性磁化反演。 Q开关ND：YAG激光器（脉冲宽度：10 ns）用于激发PT（3 nm）/CO（0.6 nm）/pt（3 nm）。薄膜在能量密度低于磁性域的变化时被损坏，从而导致顽固性变化。据认为，由于光吸收而导致膜内的热量累积，膜受损。通过减少铁磁层的膜厚度并将居里温度降低到室温附近，可以解决此问题。

项目成果

期刊论文数量（11）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Magneto-optical Kerr effect of a non-collinear chiral antiferromagnet Mn3Ir

非共线手性反铁磁体 Mn3Ir 的磁光克尔效应

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
K. T. Yamada;K. Yamaguchi;Y. Kobayashi;T. Ono;T. Moriyama;and T. Satoh
通讯作者：
and T. Satoh

Magnetization switching by circularly polarized x-ray free electron laser

圆偏振 X 射线自由电子激光磁化切换

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
Kihiro T. Yamada;Akira Izumi;Tetsuya Ikebuchi;Sumiyuki Okabe;Masaki Kubo;Ryusei Obata;Rei Kobayashi;Yoshito Tagahashi,Yao Lyuxian;Yuya Kubota;Takuo Ohkochi;Yoichi Shiota;Takahiro Moriyama;Teruo Ono;Iwao Matsuda;Tadashi Togashi;Yoshihito Tan
通讯作者：
Yoshihito Tan

レーザー照射による異常ネルンスト効果の四端子測定

激光照射四端测量反常能斯特效应

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
望月颯一郎;大林尚文;杉浦達;塩田陽一;森山貴広;小野輝男;佐藤琢哉;山田貴大
通讯作者：
山田貴大

Four-terminal sensing of the anomalous Nernst effect induced by laser illuminations

激光照明引起的异常能斯特效应的四端传感

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
Soichiro Mochizuki;Takafumi Obayashi;Itaru Sugiura;Yoichi Shiota;Takahiro Moriyama;Teruo Ono;Takuya Satoh;Kihiro T. Yamada
通讯作者：
Kihiro T. Yamada

Exciting magnetic materials by XFEL

XFEL 激发磁性材料

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
Sato Yudai;Haze Masahiro;Nemoto Ryohei;Qian Wenxuan;Yoshizawa Shunsuke;Uchihashi Takashi;Hasegawa Yukio;Masahiro Haze;Kihiro Yamada
通讯作者：
Kihiro Yamada