通过角动量储备工程控制单脉冲磁化翻转

我们报告了对 CoGd 双层材料中单脉冲全光学极化强度无关翻转的系统性研究，发现磁化翻转动力学可调幅度超过三个数量级。通过调节 Gd 厚度或在 Co 与 Gd 之间插入 Pt 隔层，控制来自稀有金属亚晶格向过渡金属亚晶格的角动量传递。结果表明，当 Gd 含量丰富且与 Co 强耦合时，角动量在 Gd 去磁化过程中高效传递，导致超快 Co 翻转；相比，减小 Gd 厚度或引入 Pt 障碍会阻碍该传递，导致由域增长介导的翻转，时间尺度为纳秒甚至可能是微秒，此前在 CoDy 和 CoHo 合金中已观察到。结果表明，在稀有金属-过渡金属体系中，用更重的稀有金属元素（如 Dy 或 Ho）取代 Gd 可减慢翻转速度，因为去磁化时对 Co 的角动量传递减少，CoGdDy 合金中的实验结果已证明。我们的发现确立了角动量可获得性和传递路径作为控制 AO HIS 动力学的关键参数，为稀有金属-过渡金属体系中快速和慢速磁化翻转提供了统一框架。