Компонент электрического поля терагерцового импульса играет ключевую роль в большой модуляции ферромагнитных материалов

] 29 марта 2019 года

Сверхскоростной спинтронике скоро понадобится сверхбыстрое когерентное перемагничивание в течение пикосекунды, одной триллионной доли секунды. Спинтроника фокусируется на магнитном моменте и спине электрона в твердотельных устройствах.

Импульс терагерцовой накачки фокусируется на поверхности полупроводникового образца, заключенного в ферромагнитные наночастицы, и в зонд «возбужденная» динамика. Большая модуляция до 20% намагниченности наблюдалась при облучении импульсом терагерцового накачки. (Изображение предоставлено: Ohya Laboratory)

Хотя это, наконец, может быть реализовано путем облучения почти моноциклическим терагерцовым импульсом, незначительное изменение намагниченности или модуляции, вызванное им, до настоящего времени препятствовало любому практическому применению этого метода.

Обычно составляющая «магнитного поля» терагерцового импульса рассматривается как источник когерентного терагерцового отклика намагниченности. Однако, как ранее было установлено группой ученых из Токийского университета, компонент «электрического поля» терагерцового импульса играет жизненно важную роль в терагерцовой модуляции намагниченности ферромагнитных материалов на основе полупроводников.

Недавно исследователи описали в журнале Applied Physics Letters из AIP Publishing, что их первое открытие побудило их исследовать ферромагнитные наночастицы, встроенные в полупроводник. Их теория заключалась в том, что электрическое поле терагерцового импульса могло быть успешно приложено к каждой наночастице из-за небольшой потери энергии терагерцового импульса при его распространении через полупроводник.

До настоящего времени ферромагнитные металлические пленки использовались для исследований терагерцевой модуляции намагниченности . Коэффициент модуляции, о котором сообщалось до сих пор, обычно составлял менее ~ 1 процента от намагниченности насыщения.

Синобу Охья, доцент Токийского университета

Для проверки своей теории команда использовала полупроводниковую пленку арсенида галлия (GaAs) толщиной 100 нм с наночастицами ферромагнитного арсенида марганца (MnAs).

« Небольшая потеря энергии терагерцового импульса при распространении в нашей пленке позволяет ему проникать в пленку. Это означает, что сильное терагерцовое электрическое поле – с максимальной напряженностью 200 киловольт / сантиметр – равномерно приложено ко всем ферромагнитным наночастицам ”заявил Ohya. « Это сильное электрическое поле вызывает модуляцию большой намагниченности посредством модуляции плотности носителей в наночастицах MnAs благодаря спин-орбитальному взаимодействию. »

Ученым удалось достичь большой модуляции около 20% намагниченности насыщения, а также сделать вывод, что компонент электрического поля терагерцового импульса играет жизненно важную роль в большой модуляции.

Наши результаты приведут к сверхбыстрому изменению когерентной намагниченности в течение пикосекунды, что станет важным методом для сверхскоростной спинтроники. Ферромагнитные системы наночастиц чрезвычайно перспективны для высокоскоростного переключения намагниченности с использованием терагерцевых импульсов .

Синобу Охья, доцент Токийского университета

Source link