テラヘルツ波発生を利用した電気磁気ドメインの可視化と光による超高速ドメイン制御

使用太赫兹波产生的电磁域可视化和使用光的超快域控制

基本信息

批准号：
16J00834
负责人：
木下雄斗
金额：
$ 1.22万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2016
资助国家：
日本
起止时间：
2016-04-22 至 2018-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16J00834/
关键词：
テラヘルツ電磁波非線形光学超高速現象磁性体ドメイン構造

项目摘要

今年度は、極性半導体BiTeBrを対象としたフェムト秒レーザー励起テラヘルツ電磁波発生の実験を行った。BiTeBrは室温で空間群P3m1に属し、極性軸であるc軸方向に各元素が積層する層状構造を成す。極性による反転対称性の破れと、各構成元素の持つ巨大なスピン相互作用に起因して、バンド構造に巨大なラシュバ型のスピン分裂が生る。バンドギャップ0.5 eV以上の光子エネルギーを有する円偏光の光を照射すると、円偏光のヘリシティに対応して一方のスピンを有する電子のみが選択的に励起される。このとき、スピン分裂していることに起因して、有限の運動量を有する電子が励起されるため、結果としてスピン偏極した電流が生じることが報告されている。このスピン偏極電流からのテラヘルツ電磁波発生検出を目的として実験を行った。励起にはTi:sapphireレーザー（中心光子エネルギー1.55 eV、パルス幅130 fs、繰り返し周波数1 kHz)から出た光を、光パラメトリック増幅器(OPA)によって波長可変としたものを用いた。さらに、波長板によってレーザーの偏光を円偏光として試料に照射した。その結果、円偏光のヘリシティを反転させると、位相が反転するテラヘルツ電磁波の発生を見出した。テラヘルツ電磁波発生の波長板の角度依存性や励起光子エネルギー依存性の測定結果を考慮することで、テラヘルツ電磁波発生の起源は円偏光フェムト秒レーザー励起によるスピン偏極電流の変調であることを明らかにした。本結果は、外部電場なしで位相を制御するテラヘルツ電磁波発生の応用に貢献する成果である。本研究成果は日本物理学会年次大会において、口頭発表を行った。さらに、Physical Review B誌のRapid Communicationに出版されている。

今年，我们进行了一项实验，以使用极性半导体bitebr生成飞秒激光激光兴奋的Terahertz电磁波。 Bitebr属于室温下的空间群P3M1，并形成一个分层结构，其中每个元素沿C轴方向层压，即极轴。由于极性引起的倒对称性和每个组成元素的巨大自旋相互作用的破坏导致带状的Rushba形旋转分裂。当用具有0.5 eV或更高的带隙的光子能照射光子能量时，只有一种与圆形极化螺旋相对应的旋转的电子被选择性地激发。目前，据报道，具有有限动量的电子因自旋分裂而激发，从而导致自旋极电流。进行了一个实验，以检测来自这种自旋极化电流的Terahertz电磁波的产生。为了激发，从Ti发出的光：蓝宝石激光器（中央光子能量：1.55 eV，脉冲宽度：130 fs，重复频率：1 kHz）是通过光学参数放大器（OPA）调谐的。此外，波板用激光偏振光照射样品作为圆形偏振光。结果，我们发现，当循环偏振光的螺旋逆转时，产生了Terahertz电磁波，在该电磁波中，该相位逆转。通过考虑到Terahertz电磁波产生的波长板的角度依赖性和激发光子能的依赖性的测量结果，已经表明，Terahertz电磁波产生的起源是通过循环极化的女性磁孔激发旋转极化电流的旋转极化电流的调节。该结果促进了Terahertz电磁波产生的应用，该电磁波的产生无需外部电场。这项研究的结果是在日本物理学会年度会议上口服的。此外，它已发表在《物理评论》中的快速沟通中。

项目成果

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Terahertz Radiation by Subpicosecond Magnetization Modulation in the Ferrimagnet LiFe5O8

DOI：
10.1021/acsphotonics.6b00272
发表时间：
2016-06
期刊：
ACS Photonics
影响因子：
7
作者：
Y. Kinoshita;N. Kida;M. Sotome;T. Miyamoto;Y. Iguchi;Y. Onose;H. Okamoto
通讯作者：
Y. Kinoshita;N. Kida;M. Sotome;T. Miyamoto;Y. Iguchi;Y. Onose;H. Okamoto

Terahertz radiation by subpicosecond magnetization modulation in ferrimagnets

亚皮秒磁化调制亚铁磁体中的太赫兹辐射

DOI：
发表时间：
2016
期刊：
影响因子：
0
作者：
Y. Kinoshita;N. Kida;M. Sotome;N. Ito;T. Miyamoto;T. Terashige;Y. Iguchi;Y. Onose;T. Ito;Y. Tokunaga;T. Arima;H. Okamoto
通讯作者：
H. Okamoto

フェムト秒レーザー誘起高速磁化変調を利用したフェリ磁性体BaFe12O19における磁化ダイナミクスの観測

使用飞秒激光诱导快速磁化调制观察亚铁磁材料 BaFe12O19 的磁化动力学