Fe-Cu-Ni 三层膜中超快电荷与自旋动力学的双色同步快照观测
材料科学
2020-12-01 v4 仪器与探测器
光学
摘要
飞秒时间尺度上的超快现象通常通过泵浦-探测实验来研究。这意味着进行多次测量,其中被测样品被短光脉冲泵浦,然后在不同时间延迟处用第二脉冲探测以追踪其动力学。近来,极端紫外(XUV)脉冲在时域中的扫频原理使得在单脉冲内记录系统动力学成为可能。然而,在比较复杂系统中的动力学时,不同吸收边的独立泵浦-探测实验仍缺乏统一计时。本文报道了一项利用专用光学元件和 FERMI XUV 自由电子激光的双色发射,同时追踪复合材料在两个不同吸收边处电荷与自旋动力学的实验。样品由铁磁 Fe 与 Ni 层构成,以 Cu 层隔开,被红外激光泵浦,并由双色 XUV 脉冲探测,其光子能量调谐至这两种过渡金属的 M 吸收边。实验几何结构从根本上避免了两元素间的任何计时不确定性,并明确揭示出 Fe 与 Ni 的磁响应相对于电子激发均有约 100 fs 的延迟。该延迟表明在退磁过程中电子与自旋自由度是解耦的。这些观测强调了在多组分材料中同时研究电荷与自旋时间响应的重要性。在更一般的情形下,该实验方法可扩展至连续能量范围,有望发展 XUV 与软 X 射线波段的无抖动瞬态吸收光谱。
引用
@article{arxiv.2005.10611,
title = {Simultaneous two-color snapshot view on ultrafast charge and spin dynamics in a Fe-Cu-Ni tri-layer},
author = {Benedikt Rösner and Boris Vodungbo and Valentin Chardonnet and Florian Döring and Vitaliy A. Guzenko and Marcel Hennes and Armin Kleibert and Maxime Lebugle and Jan Lüning and Nicola Mahne and Aladine Merhe and Denys Naumenko and Ivaylo P. Nikolov and Ignacio Lopez-Quintas and Emanuele Pedersoli and Primož R. Ribič and Tatiana Savchenko and Benjamin Watts and Marco Zangrando and Flavio Capotondi and Christian David and Emmanuelle Jal},
journal= {arXiv preprint arXiv:2005.10611},
year = {2020}
}