二维范德瓦耳斯磁体中的激光诱导拓扑自旋翻转
介观与纳米尺度物理
2023-03-29 v1 材料科学
其他凝聚态物理
统计力学
强关联电子
摘要
二维（2D）范德瓦耳斯（vdW）磁体因其广泛的电子、磁性和拓扑性质，代表了高能效自旋电子学应用中最有前景的方向之一。尤其令人关注的是利用飞秒激光脉冲控制二维材料的磁性，这为数据存储产业中低功耗器件平台提供了一条切实路径。然而，关于 vdW 层中光与自旋性质之间相互作用的了解甚少。在此，结合包含双二次交换作用的大规模自旋动力学模拟与广域克尔显微镜（WFKM），我们展示超快激光激发不仅能在 CrGeTe vdW 磁体中产生不同类型的自旋织构，还能以翻转开关机制诱导它们之间的可逆转变。我们的计算表明，在皮秒尺度内可通过高强度激光脉冲产生 skyrmion、反 skyrmion、skyrmionium 与条纹畴。该效应随激光能量可调，从而可选择不同的自旋行为，例如对信息技术重要的快速退磁过程（250 fs）。当向体系施加额外激光脉冲时，可获得不同拓扑自旋织构之间的相变，其中自旋的极化与终态可由外磁场控制。我们实验证实了 CrGeTe 中由于激光诱导电子加热这一独特方面所产生的创建、操控与翻转开关现象。我们的结果表明，二维磁体上的激光驱动自旋织构可作为原子尺度上超快可重构架构的一条途径。
引用
@article{arxiv.2302.06964,
title = {Laser-induced topological spin switching in a 2D van der Waals magnet},
author = {Maya Khela and Maciej Dabrowski and Safe Khan and Paul S. Keatley and Ivan Verzhbitskiy and Goki Eda and Robert J. Hicken and Hidekazu Kurebayashi and Elton J. G. Santos},
journal= {arXiv preprint arXiv:2302.06964},
year = {2023}
}