超快光学技术对磁性薄膜自旋动力学过程的实验研究

发布时间：2025-01-17 13:54

　　随着信息科学领域的飞速发展,自旋作为电子的內禀属性之一有望突破电荷在电子器件中受到的诸多限制。据此,以研究利用电子自旋作为信息载体,通过调控和操纵自旋,实现数据存储、逻辑运算、量子计算等各种应用功能的学科自旋电子学应运而生。研究过程中磁性材料作为自旋信息存储介质不断地被提出更高的性能要求。受到信息存储高速低耗的驱动,为了实现对磁矩运动的更快速的操控,研究磁性材料中磁矩在超快尺度上的运动规律,备受自旋电子学领域研究者的关注。超快脉冲激光能够激发磁性材料迅速达到非平衡状态即发生超快退磁现象并产生和之后的磁化恢复和磁矩进动等现象。而我们目前对磁性材料超快时间尺度的自旋行为的物理内涵并不能系统深入的理解。因此,为了完成理论的研究和实现其作为存储材料的实际应用,我们开展了具体实验来研究超快脉冲激光激发磁性材料的自旋动力学过程。此外,二维范德华（Two-dimensional van der Waals,2D vdW）磁性材料由于其中量子限制原子尺寸产生许多新奇的量子现象得以在实验上观察,因而广泛受到研究者的关注。在理解体系中电子的行为以及提高磁性材料应用价值的过程中,使用超快光学技术对体系的光学、...

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【部分图文】：

图1.1电荷器件中单个芯片上晶体管个数反映的摩尔定律发展历史[5]

过磁矩绕外磁场方向进动的方式完成的，时间尺度大约在百ps至百μs量级[7][8][9]。图1.1电荷器件中单个芯片上晶体管个数反映的摩尔定律发展历史[5]快速操纵磁矩的翻转对存储信息应用具有巨大的价值和潜力，相关的微电子元器件磁随机存储器（MagneticRandom....

图1.2MRAM单元的简化结构

图1.2MRAM单元的简化结构存储器件，外磁场作为实现磁化翻转的助力使翻转场的强度增大，磁化翻转的时间可由之前的ns量级高外加脉冲磁场的强度和缩短外加磁场的作用时间的时间尺度极限[12]。显而易见，磁存储技术在实际限。光就成为了磁存储技术发展过程中突破的契机。随间尺度上的磁....

图2.1不同磁动力学过程的特征时间尺度[14]

宏观的效应，它强烈地依赖于磁性薄膜的结构和磁畴的大小等因素，这个时间范围可以从百μs延伸至ms量级[14]。图2.1不同磁动力学过程的特征时间尺度[14]

图2.2Ni（20nm）/MgF2（100nm）膜在7mJ/cm2泵浦通量下的瞬态剩余纵向MOKE信号

6100nm）膜在7mJ/cm2泵浦通量下的瞬态剩余纵泵浦光束的情况下测量的信号。图中实线是视

本文编号：4028151