用于全光磁化翻转的表面等离激元光磁场增强

近年来，对更快磁化翻转速度和更低能耗的需求推动了自旋电子学领域的发展。磁隧道结是发展最成熟的自旋电子存储器器件，其中存储层的磁化通过自旋转移矩或自旋轨道矩相互作用进行翻转。尽管这些新型自旋矩相互作用彰显了基于电子自旋的器件和存储器的潜力，但翻转速度受磁化进动运动限制于ns量级。基于逆法拉第效应（inverse Faraday effect）的全光磁化翻转已被证明是一种在ps速度下实现磁化翻转的有吸引力的方法。利用圆偏振光已在薄膜中演示了成功的磁化反转。然而，用于高密度存储模块中片上纳米磁体的全光开关的方法尚未见报道。在本工作中，我们提议使用等离激元学（plasmonics）以及CMOS兼容的等离激元材料，来实现纳米磁体中的片上磁化反转。等离激元学允许光被限制在远小于光衍射极限的尺寸中。这进而产生更高的局域电磁场强度。在本工作中，通过模拟，我们表明利用局域表面等离激元共振（localized surface plasmon resonances），能够将光耦合到纳米磁体，并实现比自由空间光激发显著更高的光磁场值。