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貴田 徳明 きだ のりあき/准教授/基盤科学研究系
物質系専攻/物性・光科学講座/強相関電子系におけるテラヘルツ波物性の開拓
http://pete.k.u-tokyo.ac.jp/

略歴
2002年3月大阪大学大学院工学研究科電気工学専攻博士課程修了(工学博士)
2002年4月大阪大学超伝導フォトニクス研究センター研究生・研究員
2003年4月科学振興事業団ERATO十倉スピン超構造プロジェクト研究員
2007年1月科学技術振興機構ERATOマルチフェロイックスプロジェクト研究員を経て2010年5月より現職
教育活動
大学院新領域創成科学研究科:物質系概論V(2011年〜)
研究活動

超短パルスレーザーを用いた相関電子系のテラヘルツ波物性の開拓や新たな光機能の発現に関する研究を行っている。

「主な業績」
超巨大磁気抵抗効果を示す一連のペロブスカイト型マンガン酸化物薄膜をパルスレーザー堆積(PLD)法を用いて作製し、フェムト秒レーザーを用いたテラヘルツ電磁波時間領域分光法を適用することで、代表的なマンガン酸化物における金属相及び絶縁体相の低エネルギー電荷ダイナミクスを明らかにした(文献30, 28, 25)。特に、マンガン酸化物において、テラヘルツ帯に電荷密度波の集団励起モードが現れる可能性を初めて指摘した(文献28, 3)。
 
PLD法で作製したPr0.7Ca0.3MnO3薄膜を用いた光伝導スイッチに、フェムト秒レーザーを照射する事で、磁性体からテラヘルツ電磁波が発生する事を初めて見出した(文献29)。更に、スピン転移に伴ってテラヘルツ電磁波の放射強度が増大する事、光誘起相転移に起因する特異なテラヘルツ電磁波特性を見出し、光誘起相の不安定性の駆動力を明らかにした。また、放射されたテラヘルツ電磁波をプローブとする事で、ピコ秒時空間イメージングを行い、光誘起相の不均一状態の可視化に成功した(文献26, 24, 21, 17)。他に自発分極の変調によってBiFeO3からテラヘルツ電磁波が発生することを明らかにした(文献20)。
フェムト秒アンプレーザー照射による、DyMn2O5磁性体からの第二高調波発生 (SHG)を観測する事で、低温において強誘電転移の消失を確認した(文献23)。
時間及び空間反転対称性を人工的に破ったサブミクロンスケールのパーマロイ (Ni80Fe20) 磁性超構造体 「">" (Chevron パターン)」において、可視光レーザー照射によるブラッグ回折光を用いて、0.1%に及ぶ光学的電気磁気効果 (室温、磁場 500Oe)の観測に成功した(文献22)。

焦電性及び磁性を示す極性磁性体 (GaFeO3)表面に光の波長程度の回折格子をパターニングし、逆格子ベクトルとトロイダルモーメントが平行になる配置で、ブラッグ回折光をプローブとする事で、2%に及ぶ光学的電気磁気効果 (磁場 500Oe)の観測に成功した。また得られたシグナルはGaFeO3バルクに比べて、1000倍以上増強している事を明らかにした(文献19)。

空間反転対称性を人工的に破った三種類のペロブスカイト酸化物超格子(LaMnO3/SrMnO3/LaAlO3及びCaRuO3/CaMnO3/CaTiO3) において、酸化物界面での極性強磁性の証拠となる光学的電気磁気効果の観測に成功した(文献1, 8, 16)。

強相関電子系における特異なテラヘルツ帯の光学的性質を明らかにした。テラヘルツ電磁波時間領域分光システムに超伝導マグネットを導入し、マルチフェロイックスにおいてmeV程度に観測される光で駆動されるスピン励起(エレクトロマグノン)の全貌を明らかにした(文献15, 14, 13, 12, 11, 10, 8, 7, 6, 4, 2, 1)。特に、磁場印加に伴って500%におよぶ巨大なテラヘルツ磁気クロミズム(文献1, 6)や、テラヘルツ帯でのエレクトロマグノン共鳴を利用することで光学的電気磁気効果の巨大な増幅を実現した(文献2)。
[文献]
「原著論文」
1) “Gigantic terahertz magnetochromism via electromagnons in the hexaferrite magnet Ba2Mg2Fe12O22
N. Kida et al., Physical Review B (2011) in press.
2) “Enhanced directional dichroism of terahertz light in resonance with magnetic excitations of the multiferroic Ba2CoGe2O7 oxide compound”
I. Kezsmarki, N. Kida et al., Physical Review Letters 106, 057403-1-4 (2011).
3) “Optical investigation on collective dynamics of charge-orbital density wave in layered manganites”
J. Fujioka, N. Kida et al., Physical Review B 82, 140409(R)-1-4 (2010).
Editor’s Suggestionsに選出
4) “Electromagnons in the spin collinear state of a triangular lattice antiferromagnet”
S. Seki, N. Kida et al., Physical Review Letters 105, 097207-1-4 (2010).
5) “Charge-ordering-induced polar domains and domain walls in a bilayered manganite Pr(Sr0.15Ca0.85)2Mn2O7
H. Itoh, Y. Tokunaga, N. Kida et al., Applied Physics Letters 96, 032902-1-3 (2010).
6)“Electric-dipole-active magnetic resonance in the conical-spin magnet Ba2Mg2Fe12O22
N. Kida et al., Physical Review B 80, 220406(R)-1-4 (2009).
7)“Lattice dynamics in the ab- and bc-spiral spin-ordered states of perovskite manganites”
J. S. Lee, N. Kida et al., Physical Review B 80, 134409-1-6 (2009).
8) “Electrically driven spin excitation at THz frequencies in bc and ab spiral spin phases of perovskite manganites”
N. Kida et al., Jounral of Physics Conference Series 148, 012038-1-4 (2009).
9) “Anisotropic polarization pi-molecular skeleton coupled dynamics in proton-displacive organic ferroelectrics”
J. Fujioka, S. Horiuchi, N. Kida et al., Physical Review B 80, 125134-1-8 (2009).
10) “Terahertz time-domain spectroscopy of electromagnons in multiferroic perovskite manganites [Invited]”
N. Kida et al., Journal of the Optical Society of America B 26, A35-A51 (2009).
11) “Far-infrared optical study of electromagnons and their coupling to optical phonons in Eu1-xYxMnO3 (x=0.1, 0.2, 0.3, 0.4, and 0.45)”
Y. Takahashi, Y. Yamasaki, N. Kida et al., Physical Review B 79, 214431-1-8 (2009).
Editor’s Suggestionsに選出
12) “Systematics of electromagnons in the spiral spin-ordered states of RMnO3
J. S. Lee, N. Kida et al., Physical Review B 79, 180403(R)-1-4 (2009).
13) “Electric-dipole active two-magnon excitation in ab spiral spin phase of a ferroelectric magnetGd0.7Tb0.3MnO3
N. Kida et al., Journal of the Physical Society of Japan 77, 123704-1-4 (2008).
14) “Evidence for an electric-dipole active continuum band of spin excitations in multiferroic TbMnO3
Y. Takahashi, N. Kida et al.,Physical Review Letters 101, 187201-1-4 (2008).
15) “Electrically driven spin excitation in the ferroelectric magnet DyMnO3
N. Kida et al., Physical Review B 78, 104414-1-9 (2008).
Editor’s Suggestionsに選出, PhysicsのSynopsis欄に選出.
16) “Optical magnetoelectric effect at CaRuO3-CaMnO3 interfaces as a polar ferromagnet”
H. Yamada, H. Sato, H. Akoh, N. Kida et al., Applied Physics Letters 92, 062508-1-3 (2008).
17)“Photoinduced phase transition in Pr0.7Ca0.3MnO3 thin films probed via ultrafast switching characteristics of terahertz radiation”
N. Kida et al., Physical Review B 76, 184437-1-7 (2007).
18) “Optical magnetoelectric effect of patterned oxide superlattices with ferromagnetic interfaces”
N. Kida et al., Physical Review Letters 99, 197404-1-4 (2007).
19) “Enhanced optical magnetoelectric effect in a patterned polar ferrimagnet”
N. Kida et al., Physical Review Letters 96, 167202-1-4 (2006).
20) “Terahertz radiation by an ultrafast spontaneous polarization modulation of multiferroic BiFeO3 thin films”
K. Takahashi, N. Kida et al., Physical Review Letters 96, 117402-1-4 (2006).
21) “ Terahertz radiation from magnetoresistive Pr0.7Ca0.3MnO3 thin films under strong electric fields”
N. Kida et al., Journal of the Optical Society of America B 23, 179-182 (2006).
22) “Optical magnetoelectric effect in a submicron patterned magnet”
N. Kida et al., Physical Review Letters 94, 077205-1-4 (2005).
23) “Control of the ferroelectric properties of DyMn2O5 by magnetic fields”
D. Higashiyama, S. Miyasaka, N. Kida et al., Physical Review B 70, 174405-1-7 (2004).
24) “Effect of charge ordering and disordering on terahertz radiation characteristics of magnetoresistive Pr0.7Ca0.3MnO3 thin films”
N. Kida et al., Optics Letters 29, 2554-2556 (2004).
25) “Observation of a pseudogap at terahertz frequencies in the ferromagnetic metallic phase of La2-2xSr1+2xMn2O7 (x=0.3)”
K. Takahashi, N. Kida et al., Applied Physics Letters 83, 4303-4305 (2003).
26) “Reversible and bistable terahertz radiation from magnetoresistive Pr0.7Ca0.3MnO3 thin films”
N. Kida et al., Applied Physics Letters 82, 3412-3414 (2003).
27) “Partial and macroscopic phase coherences in an underdoped Bi2Sr2CaCu2O8+delta thin film”
H. Murakami, T. Kiwa, N. Kida et al., Europhysics Letters 60, 288-294 (2002).
28) “Spectroscopic evidence for a charge-density-wave condensate in a charge-ordered manganite: Observation of a collective excitation mode in Pr0.7Ca0.3MnO3 by using THz time-domain spectroscopy”
N. Kida et al., Physical Review B 66, 024401 (2002).
29) “Terahertz radiation from magnetoresistive Pr0.7Ca0.3MnO3 thin films”
N. Kida et al., Applied Physics Letters 78, 4115-4117 (2001).
30) “Low-energy charge dynamics in La0.7Ca0.3MnO3: THz time-domain spectroscopic studies”
N. Kida et al., Physical Review B 62, R11965-R11968 (2000).

「著書」
“超伝導・強相関電子系”
貴田徳明 他(分担執筆)テラヘルツ技術総覧, pp507-516 (2007).
“ Terahertz optics in strongly correlated electron systems”
N. Kida et al., Terahertz Optoelectronics, pp271-330 (2005).
その他
日本物理学会、応用物理学会、アメリカ物理学会各会員。
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将来計画
強相関電子系における超短パルスレーザーを用いた新たなテラヘルツ波物性の開拓を中心に研究を行っています。
教員からのメッセージ
大学院は、学生が主体的に研究を行える最高の場です。在学中に、オリジナルでユニークな研究を世界に向けて発信しましょう。

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