极化声子携带飞秒退磁中缺失的角动量
材料科学
2022-02-16 v1
摘要
磁现象在我们周围无处不在，对现代科学技术不可或缺，但要以快速方式改变材料的磁序却 notoriously 困难。然而，若让薄镍膜受到超短激光脉冲作用，它几乎可在仅仅飞秒时间内完全失去磁序。这一现象也在许多其他材料中观察到，它以高效、超快且复杂的方式将磁学与飞秒光学联系起来，为接近光频的快速信息处理或超快自旋电子学提供了机遇。因此，超快退磁的物理机制是现代材料研究的核心，但一个关键问题一直悬而未决：若材料仅在飞秒内失去磁化，如此短时间内缺失的角动量去了哪里？本文中，我们利用超快电子衍射在镍中揭示出几乎瞬时出现、持久存在的非平衡各向异性高频声子布居，其出现速度与磁序丧失一样快。各向异性平面垂直于初始磁化方向，原子振荡幅度为 2 pm。我们通过圆极化声子解释这些观测：声子在宏观样品较慢开始旋转之前迅速吸收了自旋系统缺失的角动量。退磁所需时间关联到加速原子所需时间。这些结果提供了遵循所有守恒律的超快退磁原子尺度图像，也证明了极化声子对非平衡动力学的一般重要性，并为在原子尺度上调控材料提供了创新途径。
引用
@article{arxiv.2106.04189,
title = {Polarized phonons carry the missing angular momentum in femtosecond demagnetization},
author = {S. R. Tauchert and M. Volkov and D. Ehberger and D. Kazenwadel and M. Evers and H. Lange and A. Donges and A. Book and W. Kreuzpaintner and U. Nowak and P. Baum},
journal= {arXiv preprint arXiv:2106.04189},
year = {2022}
}