Uluslararası bir ekip, ilk yüzlerce femtosaniye içindeki manyetik tabaka sisteminde ultra hızlı demagnetizasyonun ölçülmesiyle nasıl karakterize edilebileceğini açıklamak için ilk kez Bessy II’de başarılı oldu.
Dergide yayınlandı Doğa İletişimibulgular daha hızlı ve daha fazla enerji tasarruflu bilgi işleme ve depolama sağlayan spintronic cihazların geliştirilmesi için yararlıdır. İşbirliği, Strasbourg Üniversitesi, HZB, Uppsala Üniversitesi ve diğer bazı üniversitelerden ekipleri içeriyordu.
Spintronic bileşenleri hareketli yüklere değil, elektron dönüşleri gibi manyetik momentlerin oryantasyonundaki değişikliklere dayanır. Bu nedenle spin-akım tabanlı cihazlar, şu anda yüz pikosaniye kadar zaman ölçeklerinde son derece hızlı çalışabilir. Bununla birlikte, mikroskobik süreçlerin kendileri birkaç yüz femtosaniye aralığında çok daha hızlı çalışırlar.
Manyetik katmanlar bir spin valfi oluşturur
Şimdi, Strasbourg Üniversitesi Prof. Christine Boeglin liderliğindeki uluslararası bir ekip, bu özellikle ilginç dinamik süreçlerin bazılarını manyetik katman sisteminde ilk kez deneysel olarak gözlemleyebildi. Platin-cobalt alternatif katmanları ve bir demir-gadolinyum alaşım tabakasından oluşan sözde bir spin valfini araştırdılar.
Bu sistemde, uyarılmış (sıcak) elektronlar ve manyetik katmanlar arasındaki etkileşimler özellikle güçlüdür. İlk yazar Deeksha Gupta ve meslektaşları, bu dünya çapında benzersiz altyapıyı işleten HZB ekibi ile birlikte Bessy II’deki Femtoslicing İstasyonu’nda deneyleri gerçekleştirdiler.
Bir femtosaniye kızılötesi lazer (IR) ile, platin (PT) üst tabakasında sıcak elektronlar (He) ürettiler. Kalın bir bakır tabakası (Cu, 60 nm), spin polarizörü olarak hareket eden, spin-polarize He darbeleri (SPHE) üreten spin valfinin önündeki CO/PT tabakasına sadece darbelerin ulaşmasını sağlar.
Femtoslikleme Beamline benzersiz seçenekler sunar
Ekip, FE içindeki demagnetizasyon dinamiklerini analiz ederek bu SPHE nabzlarını karakterize edebildi.74GD26 Spin valfinin sonunda ferrimanyetik tabaka.
Bunu yapmak için, sadece Bessy II’de bu kombinasyonda mevcut olan yöntemleri kullandılar: “Bessy II’deki femtoslike kiriş çizgisinin benzersiz yetenekleri sayesinde, karmaşık bir örnek sisteminin her bileşeni için ultra hızlı spin dinamiklerini ayrı ayrı araştırabiliriz” diyor HZB bilimcisi Christian Schüßler-Langeheine.
Ekip, demir ve gadolinyum atomlarının rezonanslarına ayarlanmış ultrashort (~ 100 fs) yumuşak röntgen darbeleri kullandı.
O. Eriksson tarafından Uppsala Üniversitesi’nde yönetilen bir ekip tarafından geliştirilen teorik modellerin yardımıyla, SPHE akım darbelerinin, özellikle nabız süresinin, spin polarizasyon yönünü ve deneysel sonuçları üretmek için gereken mevcut yoğunlukların önemli parametrelerini belirlemek mümkün olmuştur.
Deneyleri doktorasının bir parçası olarak gerçekleştiren Deeksha Gupta, şimdi manyetik malzemeleri keşfetmeye devam edeceği doktora sonrası araştırmacı olarak HZB’ye katıldı. “Bu hızla gelişen bir alan. İlk kez, karmaşık manyetik malzemelerdeki spin akımlarının davranışına gerçekten ışık tutabildik. Bu daha hızlı teknolojik gelişmelerin yolunu açabilir.”
