通过角动量储能工程控制单脉冲磁化切换

《ACS Materials Letters》：Controlling Single-Pulse Magnetization Switching through Angular Momentum Reservoir Engineering

本研究系统研究Co/Gd双层的单脉冲全光开关，发现通过调节Gd厚度或引入Pt间隔层可控制角动量传递，从而调控磁翻转动力学范围达三个数量级。高Gd含量与强耦合时实现高效角动量传递和超快Co翻转，反之如CoDy或CoHo合金翻转较慢。研究表明角动量可利用性和传递路径是决定磁翻转速度的关键因素。

　　

我们报告了一项关于Co/Gd双层结构中单脉冲全光开关效应的系统研究，发现磁化反转动力学可以在3个数量级范围内进行调节。通过改变Gd的厚度或在Co和Gd之间插入Pt间隔层，我们可以控制从稀土子晶格转移到过渡金属子晶格的角动量。研究结果表明，当Gd含量丰富且与Co的耦合较强时，在Gd退磁过程中角动量能够被高效转移，从而导致Co的快速反转。减小Gd的厚度或引入Pt会阻碍这种转移，使得磁畴生长速度变慢，这种现象在CoDy和CoHo合金中有所观察到。因此，用Dy或Ho等稀土元素替代Gd会由于退磁时向Co传递的角动量减少而减缓开关速度，正如CoGdDy合金中所展示的那样。我们的研究结果表明，角动量的可用性和传递路径是控制磁化反转动力学的关键参数。