无稀土自旋阀的亚皮秒级磁化反转
发布时间：2023-03-13 08:00:00 阅读数： 102
A: 由参考层（底部，红色层）、铜间隔层（中间，黄色层）和自由层（顶部，蓝色层）组成的自旋阀的样品堆。括号内的数值是以纳米为单位的层厚度。B：所研究的自旋阀中自由层的磁化动态。资料来源：五十岚俊太和Stéphane Mangin
法国洛林大学和日本东北大学的研究人员证明了无稀土原型自旋阀的亚二十秒磁化逆转。他们的发现于2023年3月9日发表在《自然材料》杂志上。
在不使用磁场的情况下操纵磁性材料对许多应用来说是最重要的，例如非易失性存储器。二十年前，人们发现磁化反转可以由电荷电流诱导。十年后，通过照射飞秒光脉冲，实现了更快的、亚二十秒的磁化控制。这个过程被称为全光磁化开关。然而，只有少数特定的稀土基材料系统在磁性子晶格中含有反平行排列，才会出现这种超快现象。
在他们的工作中，研究小组证明了在由[Pt/Co]/Cu/[Co/Pt]组成的无稀土原型自旋电子结构中，以超快的时间尺度对磁化进行亚皮秒的光学控制。
此外，他们还观察到了来自平行排列的磁化逆转，这在以前的超快磁学中是未曾见过的，也是意想不到的。就像二十年前发现电荷电流的磁化逆转一样，这一突破有可能极大地扩展普通自旋电子器件的带宽。这可以通过在强烈失衡的情况下利用普通自旋电子学现象来实现。
"洛林大学的Junta Igarashi博士（JSPS海外研究奖学金，东北大学校友）和论文的第一作者说："我们的发现通过连接自旋电子学和超快磁学的概念为超快磁化控制提供了一条途径。
洛林大学的Stéphane Mangin教授，同时也是东北大学自旋电子学科学与创新中心（CSIS）的客座教授，补充说："我们的发现是超快自旋电子学发展的一个里程碑，可以为超快和节能存储器的新应用开辟道路。"
更多信息
More information: Junta Igarashi et al, Optically induced ultrafast magnetization switching in ferromagnetic spin valves, Nature Materials (2023). DOI: 10.1038/s41563-023-01499-z
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