Ultrafast spin current generation in ferromagnetic thin films
自旋电流在激光驱动铁磁薄膜的超快退磁过程中起着重要的作用。在这里，我们表明，振荡的自旋电流可以通过在可见光范围内的飞秒激光脉冲的应用在膜中产生。特别是，我们证明了自旋电流是由于弹道电子在薄膜中来回移动。电流强度对驱动电场的依赖关系也进行了研究。
2018-07-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Spatially Nonuniform Oscillations in Ferrimagnets Based on an Atomistic Model
亚铁磁体如GdxFeCo（1-x），由于强交换场的作用，可以产生超快的磁开关和磁振荡。双子格点宏观自旋模型已被广泛用于解释实验结果。然而，它不能描述空间非均匀磁动力学，这引起了许多重要的现象，如畴壁和skyrmion。本文发展了二维原子模型，并提供了一种研究亚铁磁振荡的力矩分析方法。在自旋转移力矩作用下，磁化强度以交换模式或翻转交换模式振荡。当Gd组分增加时，交换模首先消失，然后在达到磁化补偿点时再次出现。我们发现，这些结果只能通过分析的空间分布的磁化强度和有效字段来解释。特别是，当样品很小时，在正方形薄膜中也观察到空间非均匀振荡。我们的工作揭示了空间磁场分布在理解亚铁磁动力学中的重要性。本文所发展的方法提供了一个重要的工具，以获得更深入的了解亚铁磁体和反铁磁体。观察到的超快动力学也可以刺激太赫兹振荡器的发展。
2022-11-22 cond-mat.mes-hall
Ultrafast transient dynamics in composite multiferroics
本文从理论上研究了耦合铁电/铁磁复合材料在光致声应变脉冲激励下的动态多铁性响应。两个磁电机制被认为是：界面应变和电荷介导的磁电耦合。前者分别通过磁致伸缩效应和压电效应在几十皮秒内实现退磁、去极化和复极化。电荷磁电相互作用影响铁电/铁磁反馈响应，导致磁化恢复。基于时间分辨x射线衍射的实验实现建议。研究结果表明，复合多铁性材料的光操纵，高速，多态电子器件的潜力。
2016-01-04 cond-mat.mes-hall
Non-equilibrium formulation of helicity-dependent thermal field for ultrafast magnetization dynamics
Center for Magnetism and Magnetic Nanostructures, University of Colorado Colorado Springs（科罗拉多大学斯普林斯分校磁性及磁性纳米结构中心）
本文提出一种基于原子自旋翻转概率的非平衡热场模型，用于描述超快磁化动力学的非平衡态行为，并实现了高精度的去磁模拟。
2026-03-06 cond-mat.mes-hall
Influence of interlayer exchange coupling on ultrafast laser-induced magnetization reversal in ferromagnetic spin valves
本研究通过改变Cu间隔层厚度，发现2.32 nm为关键阈值，高于此阈值单脉冲可稳定反转磁化，低于则需连续照射，揭示了层间交换耦合对超快磁化反转的影响。
2024-01-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optically-induced frequency up-conversion of the ferromagnetic resonance in an ultrathin garnet
我们进行超快泵浦-探测测量纳米厚的晶体Bi掺杂钇铁石榴石薄膜与垂直磁各向异性。调谐泵浦激光脉冲的光子能量高于和低于材料的带隙，我们通过单光子和双光子吸收触发超快光学和自旋动力学。与常见的情况相反，系统的光致加热引起铁磁共振频率增加高达20%。我们解释这一意想不到的结果的磁各向异性的光致修改，即有效字段，确定观察这种效果的必要条件。我们的研究结果揭示了在纳米厚磁体中光学增加磁本征频率的可能性。
2020-11-26 cond-mat.mes-hall
Anomalous Nernst effect induced terahertz emission in a single ferromagnetic film
本研究开发双向泵浦太赫兹发射光谱技术，在单铁磁薄膜中发现反常能斯特效应诱导的太赫兹发射，建立定量方法分离不同机制贡献，阐明了铁磁基太赫兹发射的起源并提供研究新平台。
2023-06-16 cond-mat.mes-hall
Element-selective probing of ultrafast ferromagnetic--antiferromagnetic order dynamics in Fe/CoO bilayers
Freie Universität Berlin（柏林自由大学）；Uppsala University（乌普萨拉大学）；Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie（柏林亥姆霍兹材料与能源中心）
本研究利用共振软X射线反射技术元素分辨探测Fe/CoO双层膜超快磁化动力学，结合原子自旋模型模拟，明确800纳米激发下Fe层激光激发电子向CoO磁矩的直接能量转移是主要退磁通道。
2024-08-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast magnetization reversal in ferromagnetic spin-valves: an s-d model perspective
本研究扩展s-d模型，提出金属异质结构中自旋积累的三种动力学机制，解释了无稀土自旋阀的亚皮秒铁磁反转现象，支持反射自旋流极化旋转的成因。
2023-03-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast kinetics of the antiferromagnetic-ferromagnetic phase transition in FeRh
了解短程相互作用如何快速地建立长程序是凝聚态物理中最有趣的课题之一。FeRh是研究磁性中这个问题的测试样本，其中微观自旋-自旋交换相互作用最终负责铁磁或反铁磁宏观秩序。飞秒激光激发可以在反铁磁FeRh中诱导铁磁性，但这种转变的机制和动力学是激烈争论的话题。采用双泵浦太赫兹发射光谱，使我们能够显着增加瞬态太赫兹发射探针的时间检测窗口，而不会牺牲任何分辨率或灵敏度的损失。它使我们能够研究从飞秒到纳秒时间尺度的FeRh/Pt双层膜中的紧急铁磁性的动力学。我们的研究结果强烈建议的初始泵浦激发和太赫兹辐射的铁磁核的发射之间的潜伏期。
2021-10-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Theory of atomistic simulation of spin-transfer torque in nanomagnets
在用于技术应用的自旋转移矩（STT）中，磁体的小型化可能达到需要完全量子力学处理的阶段。我们提出了一个STT理论，它使用的纳米磁体的量子宏观自旋基态和激发态（磁振子）。这允许当前电子和纳米磁体之间的能量和角动量交换。我们发展了一种磁化动力学模拟的方法，它捕获的自旋极化电流和温度依赖性的STT在磁体上的加热效果。我们还讨论了静磁效应对薄膜中铁磁弛豫的磁振子散射的影响。我们的工作表明了一个现实的一步，在纳米尺度的磁体量子自旋转移矩物理模拟。
2013-03-07 cond-mat.mes-hall
Proximity-Enhanced Magnetocaloric Effect in Ferromagnetic Trilayers
利用原子自旋动力学模拟了强-弱-强铁磁三层膜中强铁磁体从平行磁化重定向到反平行磁化时的退磁和相关磁热效应。模拟产生非平凡的自旋分布在反平行状态，这反过来又允许熵直接计算。经验的功能形式得到的磁化分布在间隔，显着不同的一些常用的模型。最后，我们发现，系统中的磁热效应可以显着改善，通过允许本地交换通过间隔，这在实践中可以通过空间定制的间隔的磁稀释来实现。
2022-09-13 cond-mat.mes-hall
Micromagnetic view on ultrafast magnon generation by femtosecond spin current pulses
在这篇文章中，我们讨论了一个微磁模型的方法来描述超快自旋转移矩激发的相干和非相干磁振子在纳米尺度上。通过实现飞秒自旋电流脉冲进入正交磁化铁磁薄膜的作用，再现了最近的实验结果，并揭示了导致各种自旋波激发效率不相等的因素。我们的研究结果是在一个很好的协议与自旋波激发基于经典动力学方程的分析描述的结果。此外，我们提出了一个实验设计，允许激发横向传播的自旋波超过光学衍射极限。我们的研究结果表明，经典的微磁图像保留其预测和解释能力的飞秒时间和纳米空间尺度。
2018-02-05 cond-mat.mes-hall
Ultrafast Magnetization Dynamics in Diluted Magnetic Semiconductors
我们提出了一个动力学模型，成功地解释了所观察到的弱激光激发后，在稀磁半导体量子阱的磁化强度的时间演化。基于赝费米子形式和精确p-d交换作用的二阶多粒子展开，我们的方法超越了通常的平均场近似。它包括亚皮秒退磁动力学和较慢的弛豫过程，在纳秒的时间尺度恢复初始铁磁秩序。与实验结果一致，我们的数值模拟表明，根据初始晶格温度的值，随后的增强的总磁化强度可以观察到在几百皮秒的时间尺度内。
2009-01-28 cond-mat.mes-hall
Interface reflectivity of a superdiffusive spin current in ultrafast demagnetization and THz emission
采用第一性原理输运方法计算了铁磁膜与非铁磁膜接触界面的自旋和能量相关的反射率，并将其结合到超扩散自旋输运模型中，研究了飞秒激光诱导Fe的超快退磁|NM和Ni| NM（NM= Au、Al和Pt）双层。通过比较计算的退磁与透明和真实的界面，我们表明，自旋相关的反射的超快退磁和相关的太赫兹电磁辐射有显着的影响。特别地，在Fe处发现自旋过滤效应。|NM界面，其增加注入NM金属的自旋电流，这增强了所产生的退磁和所产生的THz发射。这表明，太赫兹辐射可以通过定制的接口，指示一个非常大的可调谐性进行优化。
2020-01-10 cond-mat.mes-hall
Toward precise simulations of the coupled ultrafast dynamics of electrons and atomic vibrations in materials
超快光谱可以在短时间尺度上获得电子和原子核的动力学，从而揭示材料中的非平衡现象。然而，解释这些实验的精确计算的发展已经落后，因为广泛采用的模拟方案仅限于亚皮秒时间尺度或采用缺乏定量准确性的简化相互作用。在这里，我们展示了一种精确的方法来获得非平衡电子和原子振动（声子）的时间依赖的人口高达几十皮秒，与飞秒的时间分辨率。结合第一性原理电子-声子和声子-声子相互作用与并行数值方案的时间步长耦合电子和声子玻尔兹曼方程，我们的方法提供了前所未有的微观洞察激发材料中的散射机制。以石墨烯为例，我们演示了超快电子和声子动力学、瞬态光吸收、结构快照和扩散X射线散射的计算。我们的第一性原理方法为材料中超快动力学的定量原子模拟铺平了道路。
2020-09-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantitative simulation of temperature dependent magnetization dynamics and equilibrium properties of elemental ferromagnets
原子自旋模型模拟在确定与温度相关的磁性方面非常有用，但已知由于其经典起源，与实验相比，给出了不正确的磁化强度对温度的依赖性。我们发现了一个单一的参数重新标度的热涨落，它给出了原子模拟和实验之间的定量协议的温度依赖磁化元素铁磁体Ni，Fe，Co和Gd。模拟了激光脉冲作用下Ni的亚皮秒磁化动力学，在超快区，我们也发现与实验定量一致。这使得能够定量确定温度相关的磁特性，从而允许在所有温度下精确模拟磁性材料。
2015-05-10 cond-mat.mes-hall
Spin-orbit field switching of magnetization in ferromagnetic films with perpendicular anisotropy
作为传统磁场的替代方案，本文提出了一种基于空间反转非对称平面内巡游电子通过s-d交换相互作用所经历的Rashba场的有效自旋轨道场来控制磁化强度的方法.在具有垂直磁晶各向异性的铁磁薄膜中，利用电流感生的自旋轨道场，在面内施加很小的磁场即可实现磁化翻转。由短至10 ps的电流脉冲诱导的自旋轨道场可以有效地引发超快磁化翻转，具有实验上可实现的电流密度。整个开关过程在100 ps左右完成。
2012-06-07 cond-mat.mes-hall
On Ultrafast Spin Dynamics: Spin Dependent Fast Response of Hot Electrons, of Band--Structure
多数和少数电子发生不同的能量转移。因此，例如在（激光）激发铁磁金属的情况下，多数电子和少数电子可以在闭合交换分裂期间在时间上不同地响应。由于电子相互作用，热电子的自旋翻转跃迁导致自旋分裂态的准杂化。在巡回铁磁金属中也是这种情况，这是由于在具有指向磁化方向（+）和相反方向（-）的磁矩以及具有能级$\varepsilon^+_{iσ}$和$\varepsilon^-_{iσ}$的位置之间的跳跃。由于能量的原因，分子场不对称地作用于电子的自旋和自旋翻转跃迁，从而导致少数和多数电子的不同寿命和自旋相关的电子能量转移。在非平衡态下，处于自旋分裂态的少数热电子比多数热电子响应得快。作用在自旋上的分子场延迟自旋翻转跃迁$\uparrow \rightarrow \downarrow$，从而延迟热多数电子及其能级的响应。铁磁过渡态和稀土金属、铁磁半导体、铁磁薄膜中自旋分裂量子阱态等的电子谱中交换分裂的闭合将反映这一点。电子在非平衡态下随时间和自旋的能量转移可能会引起有趣的行为，特别是磁隧道结、自旋电流等。在铁磁体中，平行于整体磁化方向的（局部）磁矩的磁矩反转寿命大于指向相反方向的磁矩。
2013-05-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Laser-Induced Current Transients in Ultrafast All-Optical Switching of Metallic Spin Valves
University of Lancashire（兰开夏大学）；Seagate Technology（希捷科技）
研究通过原子级自旋动力学揭示了激光诱导电流瞬态在金属磁阻阀全光开关中的作用机制，发现非平衡热电子和自旋极化电流主导开关过程，并在高能量下产生多域结构。
2026-02-20 cond-mat.mes-hall
Ultrafast magnetization enhancement and spin current injection in magnetic multilayers by exciting the nonmagnetic metal
本文通过超扩散自旋输运理论系统研究Au/FM多层膜中自旋注入行为，发现热电子界面反射率决定超快去磁或增强，并提出优化多层结构以增强自旋电流极化，用于超快自旋电子学器件。
2023-08-01 cond-mat.mes-hall
Atomistic Coupling between Magnetization and Lattice Dynamics from First Principles
我们制定了一个新的计划来研究在磁铁的磁化和晶格动力学的组合，所谓的磁弹性。磁化强度与晶格的耦合是通过电子-声子耦合的展开来考虑的，而磁化强度与电子的耦合则是通过类sd相互作用来考虑的。我们表明，由于磁自由度和电子自由度之间的耦合的磁化动力学的时间尺度可以转移到晶格自由度，因此可以在相同的时间尺度上引起晶格动力学。这为理解和处理由磁化动力学引起的超快晶格动力学开辟了一条新的途径。我们还表明，所有必要的参数来模拟这种耦合晶格和磁化动力学可以从第一性原理。
2015-05-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Polarisation-dependent single-pulse ultrafast optical switching of an elementary ferromagnet
在飞秒（甚至更快）时间尺度上对物质磁态的最终控制定义了未来信息技术最追求的范式转变之一。在这种情况下，超快激光脉冲发展成为非常有价值的刺激全光磁化反转亚铁磁和铁磁合金和多层膜，而这仍然是难以捉摸的基本铁磁体。在这里，我们表明，一个单一的激光脉冲与亚皮秒持续时间可以导致散装镍的磁化反转，在串联与预期的退磁。正如现实的时间相关的电子结构模拟所揭示的那样，中心机制是作用于磁化强度的超快光致扭矩，只有当激光脉冲在包含磁化强度初始取向的平面上圆偏振时，这种扭矩才有效。我们映射的激光脉冲参数空间，使磁化切换和揭示丰富的原子内轨道依赖的磁化动力学具有瞬态轨道间非共线状态。我们的研究结果为有效实现基于光学的自旋电子器件开辟了进一步的前景。
2021-04-28 cond-mat.mes-hall
Collective magnetization dynamics in ferromagnetic (Ga,Mn)As mediated by photo-excited carriers
利用时间分辨磁光测量方法研究了铁磁（Ga，Mn）As薄膜的光激发磁化动力学。当光激发能接近（Ga，Mn）As的带边时，在没有外场的情况下，线偏振光脉冲触发的磁化旋进表现出对光子频率的强烈依赖性。这可以理解为通过激光加热样品和通过空穴诱导的非热路径的磁各向异性调制。我们的研究结果提供了一种方法，用于识别激光触发的磁化动力学从热机制到非热机制的转变，这一结果对于通过非热路径在铁磁材料中进行超快光学自旋操纵具有重要意义。
2015-01-09 cond-mat.mes-hall
Ultrafast generation and dynamics of isolated skyrmions in antiferromagnetic insulators
基于原子自旋动力学模拟，我们报道了在受限几何条件下超快产生单个反铁磁（AFM）skyrmion。这一过程是通过短激光脉冲产生的非热逆法拉第效应所诱导的有效磁场来实现的。由此产生的磁场可以核一个孤立的skyrmion作为一个拓扑保护的亚稳态在共线反铁磁体与小Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用。一个单一的skyrmion的半径示出增加，通过施加均匀的直流磁场和在增加的温度。为了研究原子力显微镜可能的自旋热电子学现象，我们研究了skyrmion动力学下施加的温度梯度分析和数值。反铁磁skyrmions纵向移动向较热的区域，但相比之下，小skyrmions在非常低的阻尼制度向较冷的一侧移动，无论交错的拓扑电荷数，速度比它们的铁磁对应物快得多。
2019-02-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin accumulation and dissipation excited by an ultrafast laser pulse
飞秒激光在铁磁（FM）薄膜中激发产生超快自旋电流。最近在实验中发现，超快自旋电流在NM金属中的传播产生瞬态自旋积累。与由于费米能级处的自旋输运而发生的平衡NM金属中的自旋累积不同，瞬态自旋累积涉及远高于费米能级的高度非平衡热电子。到目前为止，这种瞬态自旋积累的扩散和耗散还没有得到很好的研究。利用超扩散自旋输运模型，我们演示了在FM中激光激发后NM金属中如何产生自旋积累|NM双层。自旋累积显示出从FM到FM的指数衰减|NM界面，衰减长度增加到最大值，然后减小，直到饱和。通过分析激光激发超热电子的超快动力学过程，发现“有效平均自由程”（可用超热电子群速度和寿命的平均乘积来表征）起着关键作用。界面反射率对纳米金属中的自旋积累影响不大。我们的计算结果与最近的实验定性一致。
2021-08-29 cond-mat.mes-hall
Ultrafast demagnetization in the sp-d model: a theoretical study
提出并分析了局域自旋系统中超快光致磁化动力学的理论模型，局域自旋通过sp-d交换相互作用与载流子自旋耦合。属于这一类别的一类材料的一个突出例子是铁磁（III，Mn）V半导体，其中最近已经观察到超快退磁。在提出的模型中，光激发会加热载流子的数量，使其与局域自旋失去平衡。这触发了两个自旋系统之间的能量和角动量交换过程，该过程持续载流子的能量弛豫期间。我们导出了局域自旋与热载流子相互作用的密度矩阵的主方程，并将其与载流子动力学的唯象处理耦合起来。我们在sp-d模型中发展了一个一般理论，并将其应用于铁磁半导体，同时考虑了这些材料的价带结构。我们表明，快速自旋弛豫的载体可以维持本地化和巡回自旋之间的极化流导致显着的本地化自旋系统的退磁，观察到（III，Mn）V材料。
2007-04-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Revealing Hidden Spin Polarization in Centrosymmetric van der Waals Materials on Ultrafast Timescales
该研究通过光激发C₆₀/WSe₂异质结构引发层间电子转移和界面电场，利用自旋-层-能谷锁定在无外磁场下实现飞秒级瞬态自旋极化。
2023-04-20 cond-mat.mes-hall
Probing of large interfacial contribution to spin orbit coupling in CoFeB/Ta heterostructure by ultrafast THz emission spectroscopy
超快THz辐射从铁磁/双金属双层异质结构为基础的自旋电子发射器的产生一般利用的转换，从自旋到电荷电流的双金属层内，其界面与铁磁层。对于这种结构的THz发射的逆自旋霍尔效应的潜在机制的各种可能的子贡献，需要被利用，不仅用于调查在材料性质本身的基本水平上的复杂性，而且用于改善它们的宽带和高功率THz发射的性能。在这里，我们报告超快太赫兹发射CoFeB/Ta双层在不同的样品温度在一个大的范围内解开的作用，内在和外在的自旋电荷转换过程。除了在太赫兹发射的增强，其温度依赖性显示太赫兹信号极性反转，如果CoFeB/Ta样品在升高的温度下退火。我们提取的自旋霍尔电阻率的行为，确定内在的自旋霍尔电导率的贡献，并与标准的Fe/Pt系统进行比较。我们的研究结果清楚地表明了一个巨大的界面贡献的整体自旋霍尔角所产生的修改后的界面在退火的CoFeB/Ta，其中在相应的自旋霍尔角的符号反转表现出从太赫兹振幅随温度的变化。
2022-07-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Terahertz antiferromagnetic dynamics induced by ultrafast spin currents
本文研究铁磁金属/反铁磁绝缘体双层膜，证实超快自旋电流可在皮秒尺度将磁信息传入反铁磁自旋波，为超快磁信息操控开辟新途径。
2024-07-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Picosecond acoustic excitation driven ultrafast magnetization dynamics in dielectric Bi-substituted yttrium iron garnet
利用飞秒光脉冲，我们研究了超快磁化动力学诱导的铋取代钇铁石榴石（Bi-YIG）埋在厚的Cu/Pt金属双层的介质膜。我们发现，从Pt表面激发样品发射声应变脉冲传播到石榴石膜。我们发现，这种应变脉冲在铁磁共振的频率下在Bi-YIG中引起相干磁化进动。观察到的现象可以解释通过逆磁致伸缩效应的磁晶各向异性的应变引起的变化。这些发现为复杂异质结构器件中磁性石榴石的磁化控制开辟了新的视角。
2018-07-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dynamic interfacial effects in ultrathin ferromagnetic bilayers
该研究结合 TR-MOKE 测量与 μT 模拟，揭示 Co/Py 超薄双层膜在 fs 与 ns 尺度下界面耦合由解耦退磁转向协同进动的动态机制。
2025-05-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Quenching of Ferromagnetism in InMnAs Induced by Intense Laser Irradiation
铁磁InMnAs的时间分辨磁光克尔谱揭示了两个不同的{ \em退磁}过程-快（$<1$ ps）和慢（$\sim$ 100 ps）。这两种成分随着温度的升高而减少，并且在居里温度以上不存在。快分量随泵浦功率快速增长，并在高注量（$>10$ mJ/cm $^2$）下饱和;饱和值表示在亚皮秒时间尺度上铁磁性的{ \em完全淬灭}。我们将这种快速动力学归因于通过光载流子和Mn离子之间的$p$交换相互作用的自旋加热，而$\sim$ 100 ps分量被解释为自旋-晶格弛豫。
2005-08-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetic Proximity Effect and Interlayer Exchange Coupling of Ferromagnetic/Topological Insulator/Ferromagnetic Trilayer
拓扑绝缘体（TI）和铁磁绝缘体（FMI）之间的磁邻近效应被认为在自旋电子学中具有很大的应用潜力。然而，一个完整的界面磁结构的测定一直是极具挑战性的。我们从理论上研究了由TI薄膜分隔的两个FMI的层间交换耦合，并表明通过两个FMI之间的耦合行为以及耦合常数的可调谐性，可以直接识别出TI的特定电子态对邻近效应的贡献.这种FMI/TI/FMI结构不仅可以作为一个平台来阐明FMI/TI接口的磁结构，而且可以为设计具有超快响应的磁存储器件提供见解。
2014-07-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin injection efficiency at metallic interfaces probed by THz emission spectroscopy
太赫兹（THz）自旋-电荷转换已经成为产生THz脉冲的一个越来越重要的过程，并作为探测磁界面处超快自旋相互作用的工具。然而，它与传统的稳态铁磁共振技术的关系却知之甚少。在这里，我们调查纳米三层的Co/X/Pt（X=Ti，Au或Au 0：85 W 0：15）作为“X”层厚度的函数，其中由逆自旋霍尔效应产生的太赫兹发射相比，吉尔伯特阻尼的铁磁共振。通过插入的“X”层，我们表明，注入非磁性层的超快自旋电流定义了一个直接的自旋电导，而吉尔伯特阻尼导致一个有效的自旋混合电导的三层。重要的是，我们表明，这两个参数是相互连接的，自旋记忆损失可以通过一个有效的哈密顿与Rashba字段建模。这项工作突出了磁路概念可以成功地扩展到超快自旋电子器件，以及通过超快THz光谱和稳态技术之间的互补性增强对自旋电荷转换过程的理解。
2021-03-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Enhancement of ultrafast demagnetization rate and Gilbert damping driven by femtosecond laser-induced spin currents in Fe81Ga19/Ir20Mn80 bilayers
在自旋电子学应用中，超快自旋动力学必须通过飞秒激光辐射控制在飞秒（fs）时间尺度。在这样的超快时间尺度下，应考虑吉尔伯特阻尼因子α对超快退磁时间的影响。在以前的探索这两个参数之间的关系，它被发现，基于局域自旋翻转散射模型的理论计算与实验结果不一致。在Fe_（81）Ga_（19）（FeGa）/Ir_（20）Mn_（80）（IrMn）双层膜中，α的非常规IrMn厚度依赖性是由从铁磁（FM）FeGa层到反铁磁（AFM）IrMn层的自旋电流和从AFM层到FM层的自旋电流之间的竞争引起的.更重要的是，我们建立了超快去磁速率的变化与自旋电流通过界面自旋化学势引起的吉尔伯特阻尼增强之间的比例关系。我们的工作为超快光生自旋电流主导系统中的超快退磁时间和Gilbert阻尼之间的联系搭建了一座桥梁，不仅解释了τ M与α关系的实验和理论结果之间的不一致，而且为超快自旋动力学提供了进一步的认识.
2019-08-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast spin-currents and charge conversion at 3d-5d interfaces probed by time-domain terahertz spectroscopy
自旋电子结构被广泛研究其自旋轨道扭矩属性，所需的磁换向功能。这些材料目前的进展依赖于界面工程的自旋传输的优化。在这里，我们提出的超快自旋电荷转换现象的分析，在铁磁过渡金属界面，由于其逆自旋霍尔效应的性质。特别是Pt基体系的本征逆自旋霍尔效应和NiFe/Au：（W，Ta）双层膜中Au：W和Au：Ta的非本征逆自旋霍尔效应。的自旋-电荷转换探测的互补技术-超快太赫兹时域光谱在动态制度的太赫兹脉冲发射和铁磁共振自旋泵浦测量在GHz制度的稳定状态-以确定所发挥的作用的材料特性，结晶度，自旋传输在金属界面和自旋翻转率。这些测量结果显示了太赫兹时域光谱和铁磁自旋泵的自旋混合电导方面的不同的一组样品之间的对应关系。后一个量是一个关键参数，决定了自旋电子界面的太赫兹辐射强度。这是进一步支持的从头计算，模拟和分析的自旋扩散和自旋弛豫的载流子在时域中的多层膜内，允许确定的主要趋势和作用的自旋传输接口。这项工作表明，基于自旋的太赫兹发射的时域光谱是一种强大的技术，探测自旋动力学在活跃的自旋电子界面，并提取关键的材料特性的自旋电荷转换。
2020-12-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Single-Shot Magnetization Reversal in Ferromagnetic Spin Valves Enabled via Heat Control
本研究通过对比激光与热电子激发，利用楔形铜层调控能量传输，实现了铁磁自旋阀自由层的单次磁化反转，并揭示完全退磁是关键因素。
2025-08-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Ultrafast and Energy-Efficient Quenching of Spin Order: Antiferromagnetism Beats Ferromagnetism
通过比较飞秒激光脉冲在同一种材料-金属镝-中诱导的铁磁和反铁磁动力学，我们发现两者的行为根本不同。反铁磁序是相当快，更有效地操纵比其铁磁对应的光激发。我们将反铁磁体中快速而高效的过程归因于自旋系统中原子间角动量的转移。我们的研究结果不仅揭示了这种角动量转移通道在反铁磁体和其他具有非平行自旋排列的磁性结构中是有效的，而且还指出了一条实现磁性器件节能自旋操纵的可能途径。
2017-11-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optically driven ultrafast magnetic order transitions in two-dimensional ferrimagnets
激光诱导磁性材料中自旋的开关和操纵对于以最快的速度和最小的功耗彻底改变未来的磁存储技术和自旋电子学具有极大的兴趣。受最近发现的本征二维（2D）磁体的启发，这为探索2D极限下光控磁性的新现象提供了独特的平台，我们提出实现光可以在早期有效地调节2D亚铁磁体的磁性。本文以二维亚铁磁MXene为原型系统，利用实时密度泛函理论（TDDFT）模拟表明，激光脉冲可以在几飞秒内直接诱导两个磁性亚晶格之间的超快自旋选择性电荷转移，并进一步导致这些MXene的磁结构发生剧烈变化，包括从亚铁磁（FiM）到瞬变铁磁（FM）的磁序转变.支撑MXenes中磁序的这种超快切换的微观机制由光致位间自旋转移（OISTR）效应控制，这在理论上使得能够对MXenes基材料中的磁态进行超快直接光学操纵。我们的研究结果为光学操纵2D磁体中的自旋提供了新的机会。
2020-05-02 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph
Huge ultrafast spin Seebeck effect mediated by laser-excited superdiffusive magnon currents
Uppsala University（乌普萨拉大学）
该研究提出了一种基于量子玻尔兹曼方程的微观框架，用于模拟超快激光诱导去磁化过程，揭示了超扩散磁子传输现象，并预测了技术相关幅度的超快自旋Seebeck效应。
2026-05-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Particle-in-cell simulation of ultrafast hot-carrier transport in Fe/Au-heterostructures
我们描述了自旋极化热电子输运的理论方法，因为它发生后，由铁磁和正常金属形成的异质结构的超快光脉冲激发。我们制定了一个自旋相关的粒子在细胞模型，解决了玻尔兹曼方程的激发电子。它包括寿命和传输系数作为参数，可以从从头计算或实验，并可以很容易地扩展到多层系统。这种方法能够描述电子输运在弹道，超扩散和扩散制度，包括二次载流子的产生。我们将该模型应用于Fe/Au双层膜和Fe/Au/Fe自旋阀结构中的光激发载流子。我们获得微观洞察热电子输运动力学探测在最近的实验自旋阀。我们发现贡献的Fe/Au/Fe三层中诱导的退磁动力学，无论平行或反平行的Fe层的磁性排列。
2018-09-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantifying Ultrafast Orbital Pumping and Nanometre-Scale Orbital Diffusion in Magnetic Heterostructures
Fudan University（复旦大学）
该研究结合STES与楔形样品厚度控制，定量解缠3d铁磁异质结构中太赫兹自旋与轨道泵浦，发现轨道泵浦贡献向Ni递增且远超理论预测，建立了超快自旋与轨道泵浦的定量框架。
2026-11-03 cond-mat.mes-hall physics.optics
Femtosecond control of terahertz spin-charge conversion in ferromagnetic heterostructures
利用电子自旋代替电荷来开发自旋电子器件，在信息技术中具有低功耗的优点。与此同时，自旋电子学对超越当前CMOS技术的速度的需求进一步引发了对自旋超快控制的深入研究，甚至达到前所未有的太赫兹范围。飞秒激光作为一种产生超快自旋电流猝发的潜在技术，已成为磁化调控的重要手段。然而，建立飞秒瞬态自旋电流的全光控制和监测是一个巨大的挑战。对物理和机制的深入了解对该技术至关重要。在这里，我们展示了飞秒自旋电荷电流转换的相干非热激发平行于W/CoFeB/Pt异质结构的线偏振飞秒激光脉冲驱动的磁化。通过系统的研究，我们观察到太赫兹辐射的偏振依赖于磁化方向和结构的不对称性。我们认为这种与线偏振飞秒激光脉冲诱导的磁化平行的太赫兹产生现象可能是由于逆自旋轨道矩效应。我们的工作不仅有助于深入理解自旋电荷转换和自旋输运，而且有助于开发新型的片上太赫兹光自旋电子器件。
2018-12-01 cond-mat.mes-hall physics.optics
Coherent ultrafast spin-dynamics probed in three dimensional topological insulators
拓扑绝缘体是自旋电子学中开辟新途径的候选材料。与传统的铁磁材料不同，拓扑绝缘体中载流子的自旋极化和磁化是基于交换相互作用，而拓扑绝缘体中的自旋性质是基于自旋和轨道相互作用的耦合，并与其动量相关。已经证明了用光控制自旋极化的具体方法：狄拉克锥的能量动量景观提供了电荷电流及其自旋的自旋动量锁定。自旋和动量的方向性，以及用光的控制已经被证明。在这里，我们展示了一个相干飞秒控制自旋极化的价带在狄拉克锥周围的状态。
2015-06-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunnel-Barrier-Engineered Ultrafast Demagnetization and Spin Transport in Graphene-Based Heterostructures
S. N. Bose National Center for Basic Sciences（S.N. 玻色基础科学国家中心）；Indian Institute of Science Education and Research Kolkata（加尔各答印度科学与教育研究所）；Uppsala University（乌普萨拉大学）
通过工程化超薄隧穿屏障层，研究了石墨烯基异质结构中超快去磁与自旋输运的调控机制，实现了对自旋磁化动态的外部控制。
2026-01-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Femtosecond Photocurrents at the Pt/FeRh Interface
飞秒激光激发的FeRh/Pt双层发射的超快脉冲的光电流在Pt层，从而导致在太赫兹光谱范围内的电磁辐射的发射。分析了飞秒激光脉冲的偏振态、外加磁场、样品温度和样品取向对太赫兹辐射的影响，结果表明，由于垂直自旋抽运和光致反自旋轨道力矩，在FeRh/Pt界面处可以产生光电流.从FeRh到Pt的垂直自旋泵浦不依赖于光的偏振，并且起源于超快激光诱导的FeRh铁磁相的退磁。在FeRh/Pt界面处的光致逆自旋轨道扭矩可以用圆偏振光对铁磁FeRh的磁化强度和随后产生的光电流的螺旋度相关效应来描述。
2020-05-27 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Interfacial effects revealed by ultrafast relaxation dynamics in BiFeO$_{3}$/YBa$_{2}$Cu$_{3}$O$_{7}$ bilayers
用时间分辨泵浦-探测技术研究了在（001）SrTiO $_{3}$衬底上生长的多铁性BiFeO $_{3}$（BFO）和超导性YBa $_{2}$ Cu $_{3}$ O $_{7}$（YBCO）双层薄膜异质结构的弛豫动力学随温度的变化，并与相同生长条件下生长的纯YBCO薄膜的弛豫动力学进行了比较.发现YBCO的超导电性保留在异质结构中。我们观察到的异质结构的超导态的YBCO复合动力学的加速，并将其归因于磁化数据中观察到的BFO/YBCO界面处的弱铁磁性的存在。Rothwarf-Taylor模型的扩展被用来拟合BFO/YBCO的超快动力学，该模型模拟了YBCO超导状态下铁磁界面层中增加的准粒子占据。
2016-02-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
