层间交换耦合 Co/Mn/Co 三层膜的加速超快退磁
材料科学
2025-06-02 v1
摘要
我们研究了层间交换耦合 Co/Mn/Co 三层膜系统在超快光泵浦激发后的超快磁化动力学。我们通过共振反射率下的 X 射线磁圆二色性探测了元素分辨和时间分辨的铁磁序。我们观察到，在 9.5 ML Mn 厚度下，当两个 Co 层反平行排列时（对应弱的总平行层间耦合），其 Co 退磁时间相较于平行排列有所加速；而在 11 ML Mn 厚度下，对于强平行层间耦合情形下的平行排列，同样观察到加速现象。基于第一性原理含时密度泛函理论计算，我们得出结论：自旋极化电子从 Co 到 Mn 的光致格点间自旋转移充当了一个衰减通道，从而增强并加速了超快退磁。这种自旋转移只能在 Mn 自旋结构共线的情况下发生。我们认为，在 9.5 ML Mn 厚度下两个 Co 层反平行排列时，以及 11 ML Mn 厚度下平行排列时，均满足此条件。我们的研究结果表明，反铁磁间隔层及其自旋结构对相邻铁磁层的磁化动力学具有显著影响。我们的发现为超快退磁的基本机制提供了进一步见解，并可能改善多层膜系统中的动力学，以实现磁序的更快光学开关。
引用
@article{arxiv.2505.24547,
title = {Accelerated ultrafast demagnetization of an interlayer-exchange-coupled Co/Mn/Co trilayer},
author = {Jendrik Gördes and Ivar Kumberg and Chowdhury S. Awsaf and Marcel Walter and Tauqir Shinwari and Sangeeta Thakur and Sangeeta Sharma and Christian Schüßler-Langeheine and Niko Pontius and Wolfgang Kuch},
journal= {arXiv preprint arXiv:2505.24547},
year = {2025}
}