超快自旋动力学：激光诱导交换参数改变的作用
材料科学
2024-04-29 v1
摘要
在超短激光脉冲的诱导下，材料的电子结构发生剧烈改变，导致磁性材料快速退磁。诱导的自旋翻转跃迁是退磁的原因之一，文献中将其作为类 Stoner 机制进行讨论。另一方面，由横向自旋涨落引起的退磁通常基于 Heisenberg 哈密顿量进行讨论，且很少考虑电子结构的改变。在本工作中，我们展示了激光诱导的电子跃迁（包括自旋翻转与自旋守恒）对交换耦合参数的强烈影响。为此，我们提出了一种简单的两步方案。第一步，利用含时密度泛函理论 (TD-DFT) 计算准确描述超短激光脉冲期间电子结构的时间演化。下一步，利用含时电子结构的信息计算 Heisenberg 哈密顿量的参数。研究发现，在施加的超短激光脉冲作用下，交换耦合参数发生了剧烈改变。造成这种改变的最重要原因是激光诱导的电子态重新布居。尽管交换参数的改变在激光脉冲期间最为显著，但它们对磁弛豫也可能很重要。自旋-晶格相互作用在弛豫过程中起核心作用，情况亦是如此。本工作还展示了激光诱导的电子结构改变对自旋-晶格耦合参数的强烈影响。
引用
@article{arxiv.2404.17066,
title = {Ultrafast spin dynamics: role of laser-induced modification of exchange parameters},
author = {Sergiy Mankovsky and Svitlana Polesya and Hubert Ebert},
journal= {arXiv preprint arXiv:2404.17066},
year = {2024}
}