Изменение магнитных характеристик магнитных наноплёнок и управление спиновым током с помощью лазерного излучения

Abstract

Для работы высокочастотных элементов спинтроники необходимы высокоскоростные системы управления намагниченностью материалов в локальной микрообласти. Решать эту задачу с помощью обычных магнитных систем крайне тяжело. Перспективным является использование коротких лазерных импульсов для управления спиновым током в многослойных магнитных плёнках. Лазерное излучение позволяет возбуждать ток вдоль лазерного луча и получать сильное магнитное поле за счёт обратного эффекта Фарадея. В данной статье описаны некоторые особенности эффекта увлечения электронов и рассмотрены механизмы перемагничивания магнитных наноплёнок под действием лазерного излучения; также приведены результаты исследований влияния нано- и пикосекундных лазерных импульсов на магнитные характеристики плёнок NiFe и проводимость туннельных контактов Tb₁₉Co₅Fe₇₆/Pr₆O₁₁/Tb₂₂Co₅Fe₇₃ и Co₈₀Fe₂₀/Pr₆O₁₁/Co₃₀Fe₇₀. Показано, что с помощью ультракоротких лазерных импульсов можно изменять структуру и магнитные характеристики тонких плёнок, изучить динамику их перемагничивания и управлять спиновым током в высокоскоростных устройствах спинтроники.

Для роботи високочастотних елементів спінтроніки потрібні високошвидкісні системи керування намагнетованістю матеріялів у локальній мікрообласті. Вирішувати цю задачу за допомогою звичайних магнетних систем вкрай важко. Перспективним є використання коротких лазерних імпульсів для управління спіновим струмом у багатошарових магнетних плівках. Лазерне випромінення уможливлює збуджувати струм вздовж лазерного променя й одержувати сильне магнетне поле за рахунок оберненого Фарадейового ефекту. У даній статті описано деякі особливості ефекту перетягування електронів і розглянуто механізми перемагнетування магнетних наноплівок під дією лазерного випромінення; також наведено результати дослідження впливу нано- й пікосекундних лазерних імпульсів на магнетні характеристики плівок NiFe та провідність тунель-них контактів Tb₁₉Co₅Fe₇₆/Pr₆O₁₁/Tb₂₂Co₅Fe₇₃ і Co₈₀Fe₂₀/Pr₆O₁₁/Co₃₀Fe₇₀. Показано, що за допомогою ультракоротких лазерних імпульсів можливо змінювати структуру та магнетні характеристики тонких плівок, досліджувати динаміку їх перемагнетування та керувати спіновим струмом у високошвидкісних пристроях спінтроніки.

For the high-frequency components of spintronics, the high-speed systems to control magnetization of materials in the local microregions are required. Solving this problem, using conventional magnetic systems, is extremely difficult. Short laser pulses are promising to control the spin current in multilayer magnetic films. Laser radiation makes possible to excite the current along the laser beam and obtain a strong magnetic field due to the inverse Faraday effect. A given article describes some features of electron–photon drag effect and concerns the mechanisms of remagnetization of magnetic nanofilms under the laser irradiation. The results of studies of the effect of nanosecond and picosecond laser pulses on the magnetic properties of NiFe films as well as conductivity of the Tb₁₉Co₅Fe₇₆/Pr₆O₁₁/Tb₂₂Co₅Fe₇₃ and Co₈₀Fe₂₀/Pr₆O₁₁/Co₃₀Fe₇₀ tunnel junctions are presented. As shown, using the ultrashort laser pulses, one can change the structure and magnetic properties of thin films, study dynamics of their remagnetization, and control spin current in the high-speed devices of spintronics.