電磁研ら，ENZ材料における磁気光学効果の増強発見

電磁材料研究所，慶應義塾大学，中国科学院，東京大学は，誘電率がゼロに近い値を示すENZ効果と呼ばれる特性をもつインジウム錫酸化物に注目し，実験解析および数値計算を行ない，光通信の波長帯域でENZ材料の磁気光学効果が大幅に増強されることを明らかにした（ニュースリリース）。

磁気光学効果は，非相反性を実現する上で極めて重要な役割を果たすことから，機能的な光学システムを構築する上で重要性が高くなってきている。しかしながら，光の波長では磁気光学効果はかなり弱いことが知られている。 これは，光学デバイスのサイズ増加につながるため，光アイソレータを備えた光集積回路の小型化の障害となっていた。

研究グループは，赤外の光通信波長帯でENZ特性を発現することが報告されているインジウム錫酸化物（ITO）に注目し，磁気光学効果の解析を行なった。酸素濃度を変えてスパッタリング法にてITO薄膜の作製を行なった結果，通信波長帯の異なる波長でENZ特性を示すことが確認された。

磁気光学効果の測定では，ENZ特性を示す波長付近でファラデー回転角のピークが確認され，誘電率がほぼ1となる波長付近でカー回転角がピークを形成することが確認された。

数値計算の結果も実測データとおおむね一致していることから，ENZ特性を示すITO薄膜において，ENZ特性を示す波長近傍でファラデー効果が増強され，誘電率がほぼ1となる波長付近でカー効果が増強されることが実証された。

以上の結果は，ENZの活用により，広帯域で動作可能で大きい磁気光学効果を示す新しい材料の実現可能性を示すもの。研究グループでは，ENZ材料と強磁性体を組み合わせる材料の開発にすでに着手しており，ENZ特性に基づく特性変化を観察することに成功している。

研究グループは，今回の研究成果により，ENZ材料の新たな応用の可能性を拓き，新しい磁気光学材料の開発や光回路のさらなる高密度集積化の進展などENZフォトニクス科学のさらなる進歩にも貢献するとしている。

また，トポロジカルフォトニクス研究の進展に寄与するとともに，ナノグラニュラー構造などへの適用による強磁性材料との組み合わせにより，新しい磁気光学材料の開発が期待されるとしている。