TbFeCo及其复合结构的磁特性电场调节和超快磁动力学研究

Using magneto-optical Kerr effect-based, femtosecond time-resolved pump-probe technique in various temperatures, we propose to study the spin dynamic processes in ferrimagnetic TbFeCo thin films and related TbFeCo/PMN-PT composite structures, and get the information about the features of dynamic demagnetization, spin reversal or precessing. Especially for the TbFeCo/PMN-PT composite 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.

在相应温度条件下，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TbFeCo及其复合结构TbFeCo/PMN-PT的自旋超快动力学现象和弛豫过程，重点获得亚铁磁补偿点附近区域与磁结构相关的自旋翻转的动态和弛豫特征。对于复合结构TbFeCo/PMN-PT，还通过施加电场大小调节磁各向异性等静磁特性，以及给出不同自旋状态下时间分辨的超快自旋动力学行为。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，阐明复合结构中外电场引起TbFeCo材料磁状态的改变对自旋进动及衰减过程的影响，了解其中机理和物理过程。.这些研究不仅有助于涉及一些特殊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。

在低温至加温较宽范围温度条件下，利用基于磁光效应、时间分辨的飞秒光学泵浦-探测技术，研究亚铁磁TbFeCo、反铁磁MnIr及其复合结构CoFeB/MnIr、[Pt/Co]3/MnIr和[Pd/CoFeB]4/MnIr等的自旋超快动力学现象和弛豫过程，重点获得亚铁磁补偿点附近区域与磁结构相关的自旋翻转的动态和弛豫特征。.对TbFeCo不同Tb含量复杂自旋结构薄膜的退磁和进动规律和机制的研究发现，当外磁场与易轴非共线时，几百飞秒的退磁效应以后，发生在几十皮秒位置的MOKE信号下降，实际上对应的是阻尼因子很大的自旋进动，只是寿命小于进动周期，故在第一个进动周期完成之前就已经衰减下来。这个研究结果纠正了很久以来这个过程一直被当着第二步退磁的普遍看法。通过测量不同温度不同磁场下的动力学曲线，发现存在这么个窗口，当磁场的水平分量接近其垂直分量与各向异性场（随温度变化）之和时，出现明显的多个周期振荡，进动幅度明显增大。对于复合结构TbFeCo/PMN-PT，还通过施加电场大小改变了磁各向异性等静磁特性，也对不同自旋状态下时间分辨的超快自旋动力学过程进行了测量，但效果不明显。.以铁磁MnIr为基元，研究了CoFeB/MnIr、[Pt/Co]3/MnIr和[Pd/CoFeB]4/MnIr磁耦合结构中，膜层厚度、各向异性、耦合效应及温度对于磁超快动力学过程和磁阻尼的影响，体现出反铁磁材料MnIr对磁性层磁矩的钉扎作用以及自旋泵浦效应导致了进动过程的变化和对磁阻尼的决定作用。.这些研究不仅有助于涉及一些特殊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Phys. Rev. B、Phys. Rev. Appl.、Appl. Phys. Lett等学术刊物上发表20篇论文，培养多名博士和硕士研究生。.