用螺旋X射线绘制自旋的能量-时间图景
材料科学
2022-05-09 v1 量子物理
摘要
揭示决定光驱动自旋动力学的关键机制，对于探究超快光-物质相互作用的基本本质以及推动未来更小、更快、更节能器件的技术都至关重要。完成这一任务的关键在于能够利用实验光谱学工具来揭示非平衡电子占据的底层能量分辨和自旋分辨动力学。在这项理论与实验相结合的工作中，我们证明超快螺旋度依赖的软 X 射线吸收谱（HXAS）可获取光激发后自旋、时间和能量特定的态占据。我们将该方法应用于原型过渡金属铁磁体钴，发现理论与实验间令人信服的一致。丰富的能量分辨自旋动力学揭示了该材料中光激发与自旋轨道诱导自旋翻转跃迁的微妙相互作用及特征时间尺度：在费米能级以下某能量窗口内积分的自旋矩首先因少数载流子被激光脉冲激发而呈现超快增加，随后因高度局域、低能态中的自旋翻转过程开始占主导而减小。本研究结果展示了元素特异性瞬态 HXAS 的威力，将其定位为识别和确定磁性材料光驱动自旋动力学中基本过程作用的潜在新工具。
引用
@article{arxiv.2205.03172,
title = {Mapping the energy-time landscape of spins with helical X-rays},
author = {N. Pontius and J. K. Dewhurst and C. Schuessler-Langeheine and S. Jana and C. v. Korff Schmising and S. Eisebitt and S. Shallcross and S. Sharma},
journal= {arXiv preprint arXiv:2205.03172},
year = {2022}
}