ジャイロトロンを用いた金属磁性薄膜のサブTHz磁化ダイナミクス評価に成功―テラヘルツスピンデバイスへ向けて―

　テラヘルツ波はbeyond 5Gなどの大容量・高速通信を担う周波数帯の電磁波です。反強磁性体やフェリ磁性体はその共鳴周波数がテラヘルツ付近にあるため、テラヘルツ波に応答する磁性材料として近年注目されています。

　船田晋作 化学研究所博士課程学生、森山貴広 同准教授、塩田陽一 同助教、小野輝男 同教授らの研究グループは、石川裕也 福井大学助教、林哉汰 同博士課程学生、佐野巴則 同修士課程学生、藤井裕 同准教授、光藤誠太郎 同教授、木俣基 東北大学准教授らの研究グループと共同で、サブテラヘルツ帯において、これまで困難であった金属磁性薄膜中の反強磁性磁化ダイナミクスを電気的に検出することに成功しました。

　反強磁性体やフェリ磁性体のテラヘルツ応答性の評価は古くから行われていますが、そのほとんどがバルク結晶を対象としたもので、薄膜を対象とした評価はほとんど行われていませんでした。テラヘルツで動作する反強磁性体・フェリ磁性体を用いたスピンデバイスは、近年発展が目覚ましい情報通信処理分野や超高速エレクトロニクスにおける次世代デバイスとして期待されており、デバイス応用に資する薄膜材料のテラヘルツ特性評価が急務になっています。本成果は、高出力テラヘルツ光源であるジャイロトロンを利用してサブテラヘルツ帯における磁性薄膜の磁化ダイナミクスの測定手法を世界で初めて実証したものであり、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。

　本研究成果は、2023年3月16日に、科学誌「Physical Review Applied」のLetter版にてオンライン公開されました。