逆・磁気線二色性効果を利用した反強磁性デバイスの高度な光制御

利用反/磁二色性效应对反铁磁器件进行先进的光学控制

基本信息

批准号：
22H01535
负责人：
大河内拓雄
金额：
$ 11.32万
依托单位：
Japan Synchrotron Radiation Research Institute
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

反強磁性物質や薄膜に対して直線偏光レーザーパルスを照射することで、逆・磁気線二色性効果を介して偏光方向に応じた反強磁性磁化の方向を任意に制御する手法の開発を試みた。まず、劈開したNiO(001)バルク結晶表面に、偏光方向の異なる複数の条件のレーザーパルスを照射したときの反強磁性磁区を、放射光磁気線二色性の光電子顕微鏡観察(XMLD-PEEM)によって評価した。その結果、レーザー照射場所における磁区構造の改変状態は確認できたものの、明確な偏光依存性は検出できなかった。これは、バルク内部の強固な磁気構造により、表面でのレーザー磁区改変が効果的に任意の磁区構造配列を及ぼすことができなかったことによると考えている。一方、薄膜状の反強磁性体で同様の効果を検証すべく、製膜装置の立ち上げも行った。既存の製膜チャンバーに新規に電子線蒸着装置とスパッタリング装置を導入し、Fe、Ti、NiO、Fe2O3などを製膜できる環境を整えた。酸化物反強磁性体は、酸化物ターゲットのスパッタリングおよび金属ターゲットの反応性蒸着の2通りの製膜手段があるが、エピタキシャル成長には基板温度や成長レート、ガス雰囲気などの最適化を行う必要があり、この実験が最も時間を要する内容になると予想される。次年度は製膜条件の探索を中心に進めていく予定である。また、製膜実験の促進のため、製膜チャンバーも、本研究費により新規に整備する計画だが、チャンバーの設計図もほぼ完成した状態である。

通过用线偏振激光脉冲照射反铁磁材料和薄膜，我们尝试了一种根据偏振方向任意控制反铁磁磁化方向的方法。首先，我们使用同步辐射二色性光电子显微镜（XMLD-PEEM）对解理的 NiO(001) 块状晶体的表面在不同偏振方向的多种条件下照射时观察到的反铁磁畴进行了评估。结果，虽然我们能够确认激光照射位置处磁畴结构的改变状态，但没有检测到明显的偏振依赖性。我们认为，这是因为由于块体内部的强磁性结构，表面的激光畴修饰无法有效地产生任意的畴结构对准。另一方面，为了验证反铁磁材料薄膜的相同效果，我们还启动了成膜装置。在现有的成膜室中安装了新的电子束蒸发设备和溅射设备，创造了可以形成Fe、Ti、NiO、Fe2O3等薄膜的环境。形成氧化物反铁磁体的方法有两种：用氧化物靶材溅射和用金属靶材反应气相沉积，但外延生长需要优化衬底温度、生长速率、气体气氛等。这个实验预计是最耗时的——消耗。明年我们计划重点探索成膜条件。另外，为了方便成膜实验，我们计划利用这笔研究经费建造一个新的成膜室，目前室的设计图已基本完成。