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，我们对极性半导体 BiTeBr 进行了飞秒激光激发太赫兹电磁波的实验。 BiTeBr在室温下属于P3m1空间群，形成各元素沿c轴（即极轴）方向堆叠的层状结构。由于极性引起的反演对称性破缺以及各组成元素巨大的自旋相互作用，在能带结构中发生了巨大的Rashba型自旋分裂。当照射带隙为0.5eV以上的光子能量的圆偏振光时，与圆偏振光的螺旋性相对应，仅选择性地激发具有1个自旋的电子。据报道，此时动量有限的电子由于自旋分裂而被激发，产生自旋极化电流。我们进行了一项实验来检测这种自旋极化电流产生的太赫兹电磁波。对于激发，从钛蓝宝石激光器（中心光子能量 1.55 eV，脉冲宽度 130 fs，重复频率 1 kHz）发出的光可使用光学参量放大器 (OPA) 进行波长调谐。此外，使用波片用圆偏振激光照射样品。结果，他们发现，当圆偏振光的螺旋性反转时，会产生相位反转的太赫兹电磁波。通过考虑太赫兹电磁波产生的波片角度依赖性和激发光子能量依赖性的测量结果，揭示了太赫兹电磁波产生的根源是圆偏振飞秒激光激发对自旋偏振电流的调制。这一结果有助于太赫兹电磁波产生的应用，无需外部电场即可控制相位。这项研究的结果在日本物理学会年会上口头发表。此外，它还发表在《物理评论 B》杂志《快速通讯》上。

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