Механизм сверхбыстрого размагничивания материалов раскрыли ученые из HZB
Новый метод для количественной оценки механизмов сверхбыстрого размагничивания магнитных твердых частиц разработали исследователи HZB, 12 октября сообщает журнал Applied Physics Letters.
Магнитные твердые частицы могут быть быстро размагничены с помощью короткого лазерного импульса, и уже существуют так называемые запоминающие устройства HAMR (магнитная запись с помощью тепла), которые функционируют в соответствии с этим принципом. Однако микроскопические механизмы сверхбыстрого размагничивания остаются неясными.
Теперь ученые разработали новый метод для определения одного из этих механизмов, и они применили его к редкоземельному элементу Гадолинию, магнитные свойства которого обусловлены электронами как на 4f, так и на 5d оболочках.
«Наш подход отличается. Мы держим образец при определенной температуре во время получения спектров. Помещая систему при определенной температуре, мы фиксируем состояние решетки в заданный момент времени после ультракороткого лазерного импульса», — объясняет доктор Режис Декер, ведущий автор исследования.
Данные показывают, что между локализованными 4f-электронами и фононами практически нет рассеяния, но большая часть процесса рассеяния происходит между 5d-электронами и фононами, так что спин-флип происходит только там.
«Результаты свидетельствует о том, что электрон-фононное рассеяние, которое, как известно, является одним из основных триггеров сверхбыстрого размагничивания, применимо только к 5d-электронам. Интересно, что это также показывает наличие температурного порога, который зависит от материала, ниже которого этот механизм не возникает. Это указывает на существование другого микроскопического механизма при более низкой температуре, как и предсказывалось теорией», — объясняет Декер.
Понимание этих механизмов полезно для разработки сверхбыстрых устройств хранения данных. Новые материалы должны повысить эффективность обработки информации, например, с помощью сверхбыстрых спинтронных устройств, которые хранят данные с меньшими затратами энергии.
