复杂自旋结构材料的自旋超快动力学

Using magneto-optical effect-based, femtosecond time-resolved pump-probe technique, we propose to study the spin dynamic processes in complex magnetic structure systems such as ferrimagnetic (eg. TbFeCo), magnetic oxide (eg. BiFeO3), and multiferroic composite structures (PCMO/PMN-PT、CoFeB/PMN-PT), and get the information about the features of dynamic demagnetization, spin reversal or precessing. Especially for multiferroic magneto-electric coupled structures, we plan to study the time-resolved spin dynamic behaviors after changing the magnetic state with the aid of the electric field, and get concept about the influence of magneto-electric coupling on the spin precessing and decayed process, and finally try to understand the mechanism of magneto-electric coupling.

利用基于磁光效应，时间分辨的的飞秒光学泵浦-探测技术，研究亚铁磁（如TbFeCo）、磁性氧化物（如BiFeO3等）、及多铁复合结构（如PCMO/PMN-PT、CoFeB/PMN-PT）等复杂自旋结构的自旋超快动力学现象和弛豫过程，获得与各种不同磁结构相关的自旋翻转的动态和弛豫特征。对于多铁磁电耦合体系，还通过施加电场大小改变自旋状态，给出时间分辨的超快自旋动力学行为。采用上述实验技术（包括低温、施加电场），并辅以微磁学和晶格动力学模拟，获得磁化强度的实时退磁、翻转或进动过程的图像，阐明各种磁结构及多铁材料中磁电耦合强度的动态变化对自旋进动及衰减过程的影响，了解多铁结构中磁电耦合的机理和物理过程。.这些研究不仅有助于涉及一些特殊复杂磁结构等基础科学问题，而且可以通过实验结果为新型超快信息磁/电存储或传感器器件的结构设计提供一定支持。

利用可变温、时间分辨磁光效应的飞秒光学泵浦-探测技术及铁磁共振技术，研究了复杂亚铁磁（TbFeCo、TbFe）、多层耦合结构（[Co/Ni]N基和CoFeB基）和贺斯勒合金CoFeAl等复杂自旋结构的自旋超快动力学现象、弛豫过程，获得了与各种不同磁结构相关的自旋翻转的动态和弛豫特征、磁矩进动衰减阻尼系数。特别是由子磁晶格Tb和FeCo组成的TbFeCo亚铁磁薄膜，子晶格间存在交换作用且组合起来，跨过补偿温度、补偿成分及对激光波长的不同响应，最终表现出一些奇异的自旋动态特征。这些研究不仅有助于涉及一些特殊复杂磁结构等基础科学问题，而且可以通过实验结果为新型超快信息磁/电存储或传感器器件的结构设计提供一定支持。研究取得许多创新性成果，在Appl. Phys. Lett等学术刊物上发表21篇论文，撰写英文书籍一个章节，培养多名博士和硕士研究生。