利用激光脉冲序列操控飞秒自旋 - 轨道力矩以控制磁存储态和振铃
强关联电子
2015-05-27 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
集体序参量的飞秒（fs）相干控制对于关联材料中的非平衡相动力学至关重要。在此，我们提出了一种基于非绝热光学操控自旋 - 轨道耦合能带间电子 - 空穴（--）光激发的方案，用于铁磁序参量的飞秒控制，这些能带通过与局域自旋的磁相互作用而发生交换分裂。我们通过相干光载流子的自旋 - 轨道耦合与磁交换耦合之间的非微扰相互作用破坏时间反演对称性，从而在不使用圆偏振光的情况下，光激发具有可控方向和时间剖面的飞秒载流子自旋脉冲。我们操控光激发的飞秒自旋 - 轨道力矩，以控制磁化强度在多个磁存储态之间复杂的切换路径。我们利用密度矩阵运动方程而非准平衡自由能，在时域中计算了光诱导的飞秒磁各向异性。通过与泵浦 - 探测实验对比，我们识别出由激光激发引起的“突然”磁化倾斜，该现象表现出静态磁光测量中不存在的磁滞回线，并与霍尔磁电阻测得的切换一致。飞秒磁化倾斜的方向随磁态和激光频率而切换，这使其区别于非线性光学和退磁纵向效应。通过塑造类似于多维核磁共振（NMR）波谱的双色激光脉冲序列，我们表明，顺时针或逆时针的飞秒自旋 - 轨道力矩序列可以在任意所需时间增强或抑制磁振铃和切换旋转。我们提出了可通过连续 90 切换提供对四种磁态受控访问的方案。
引用
@article{arxiv.1411.6662,
title = {Manipulating Femtosecond Spin--Orbit Torques with Laser Pulse Sequences to Control Magnetic Memory States and Ringing},
author = {P. C. Lingos and J. Wang and I. E. Perakis},
journal= {arXiv preprint arXiv:1411.6662},
year = {2015}
}
备注
19 pages, 11 figures