電流脈沖可以通過自旋軌道力矩有效地操縱磁化，短至幾皮秒的脈沖持續(xù)時間已被用于切換鐵磁薄膜的磁化，達到太赫茲范圍。然而，人們對超快切換機制中的反轉機制和能量要求知之甚少。近日，洛林大學Jon Gorchon、IMDEA Nanociencia的Pablo Olleros-Rodríguez量化了鐵磁和亞鐵磁樣品在脈沖持續(xù)時間內七個數量級磁化反轉的能量，橋接了準靜態(tài)自旋電子學和飛秒磁學。
本文要點：
1) 作者開發(fā)了一種將光電導切換產生的皮秒脈沖拉伸一個數量級的方法，并可以產生從皮秒到接近商用儀器可用脈沖寬度的持續(xù)電流脈沖。作者發(fā)現，當脈沖持續(xù)時間進入皮秒范圍時，所有樣本中自旋軌道扭矩切換的能量都降低了一個數量級以上。作者預計100×100nm2亞鐵磁器件的能量為9fJ。
2) 微磁和宏觀自旋模擬揭示了從非相干磁化反轉到相干磁化反轉的轉變，隨著脈沖持續(xù)時間的縮短，磁化動力學軌跡發(fā)生了強烈變化。研究結果顯示了高速磁自旋軌道扭矩記憶的潛力，并強調了在快速時間尺度上的替代磁化反轉路徑。
Eva Díaz et.al Energy-efficient picosecond spin–orbit torque magnetization switching in ferro- and ferrimagnetic films Nature Nanotechnology 2024
DOI: 10.1038/s41565-024-01788-x
https://doi.org/10.1038/s41565-024-01788-x
