飛秒光脈沖允許研究鐵磁性金屬的超快磁化動(dòng)力學(xué)。超短激光脈沖誘導(dǎo)的初始熱電子分布導(dǎo)致在費(fèi)米能級(jí)附近電子的熱化時(shí)間內(nèi)發(fā)生退磁靡挥，典型的時(shí)間常數(shù)為~100 fs序矩。隨后，電子和晶格溫度之間的平衡通過(guò)電子-聲子相互作用發(fā)生跋破，其時(shí)間常數(shù)取決于激光激發(fā)的密度簸淀。同時(shí)發(fā)生部分再磁化。在此過(guò)程之后毒返，磁化矢量圍繞有效場(chǎng)進(jìn)行阻尼進(jìn)動(dòng)租幕。
單個(gè)鐵磁點(diǎn)的時(shí)間分辨磁光顯微鏡
為了實(shí)現(xiàn)這種激光誘導(dǎo)的進(jìn)動(dòng)，需要適當(dāng)?shù)耐獠看艌?chǎng)配置拧簸，要么直接施加劲绪，要么來(lái)自另一個(gè)磁層的交換偏置場(chǎng)。此外，特定的材料性質(zhì)贾富，如磁晶和形狀各向異性歉眷，強(qiáng)烈影響進(jìn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)。飛秒磁光實(shí)驗(yàn)除了可以獲得靈敏的時(shí)間分辨率外颤枪，還需要同時(shí)提高測(cè)量的空間分辨率汗捡，以便研究單個(gè)磁點(diǎn)的動(dòng)力學(xué)。精確的時(shí)間和空間分辨率的結(jié)合是一項(xiàng)重要的技術(shù)挑戰(zhàn)汇鞭。它允許探索用于存儲(chǔ)和處理信息的磁性介質(zhì)中的磁性位元的基本特性和zui終性能凉唐。為了實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)，人們開(kāi)發(fā)了一種新的實(shí)驗(yàn)裝置霍骄，該裝置基于飛秒時(shí)間分辨磁光克爾效應(yīng)台囱，具有衍射有限的空間分辨率。研究了具有垂直各向異性的CoPt3磁點(diǎn)的磁化動(dòng)力學(xué)读整。
儀器使人們能夠在共聚焦顯微鏡幾何結(jié)構(gòu)中測(cè)量時(shí)間分辨克爾磁光信號(hào)簿训，空間精度為300納米。在中心波長(zhǎng)為790nm的Ti:藍(lán)寶石再生放大器上米间，以5 KHz的重復(fù)率提供持續(xù)時(shí)間為150 fs的激光脈沖强品。部分光束用作泵浦光。光束的另一部分用于在1.5 mm厚的硼酸鋇晶體中通過(guò)二次諧波產(chǎn)生395 nm的探測(cè)光束屈糊。使用孔徑為0.65的物鏡將兩束光束共線聚焦在樣品上的榛。在孔徑為20 μm的共焦平面上，測(cè)量了探頭和泵浦光束的光斑直徑d逻锐。dprobe≤300 nm, dpump≈400 nm夫晌。用交叉偏振片技術(shù)分析共焦平面后探頭的極性克爾旋轉(zhuǎn)。交叉分析儀的消光比<5x10-4昧诱。利用光電倍增管和鎖相檢測(cè)方案檢測(cè)弱泵浦探頭Kerr信號(hào)晓淀，該方案可用于可調(diào)至1 ns的不同泵浦探頭延遲。測(cè)量是在垂直于樣品平面的外加磁場(chǎng)的相反方向下進(jìn)行的盏档。(?H0?≤4 kOe)凶掰。在進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)量之前，確定靜態(tài)克爾信號(hào)I Kerr(α)為分析角α的函數(shù)蜈亩，α = 0對(duì)應(yīng)于交叉分析器懦窘，用于兩個(gè)方向±H0的應(yīng)用領(lǐng)域。先前已經(jīng)表明勺拣，相關(guān)的位移拋物線允許檢索磁化奶赠。對(duì)于動(dòng)態(tài)測(cè)量，α設(shè)為6°药有。
Co0.25Pt0.75合金薄膜通過(guò)分子束外延生長(zhǎng)在500 μm取向藍(lán)寶石(0001)襯底上的12 nm Pt緩沖層上毅戈，采用電子光刻技術(shù)制備了厚度為15 nm的CoPt3點(diǎn)苹丸。它們具有較大的垂直磁晶各向異性和鐵磁行為，其特征是定義良好的平方磁滯回線苇经，矯頑力場(chǎng)為±3.7 kOe赘理。圓點(diǎn)的直徑可在0.2 ~ 1 μm范圍內(nèi)變化。下面只給出1 μm點(diǎn)的結(jié)果扇单。
圖1
實(shí)驗(yàn)配置能成像納米結(jié)構(gòu)的形貌以及磁化的動(dòng)力學(xué)商模。圖1為泵脈沖激勵(lì)后直徑為1μm的CoPt3點(diǎn)在不同時(shí)間延遲下的微分磁化圖像。注意蜘澜，在當(dāng)前的測(cè)量中施流，激發(fā)不是固定在點(diǎn)的中心，而是在成像過(guò)程中與探針光束一起移位鄙信。圖a瞪醋、b和c的序列表明，可以監(jiān)測(cè)磁點(diǎn)磁化的空間動(dòng)態(tài)装诡。
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