Ultrarychlá laserová spektroskopie nekolineárních antiferomagnetů

Abstract

Tato práce se zabývá studiem tenké vrstvy nekolineárního antiferomagnetického kovu Mn3GaN na substrátu MgO pomocí mageto-optické metody excitace a sondování. Zjistili jsme, že po dopadu femtosekundového laserového pulsu Mn3GaN vykazuje velmi podobné chování jako obdobný nekolineární antiferomagnet Mn3NiN. Konkrétně jsme zde pozo- rovali magneto-optický signál, jehož velikost závisí silně na orientaci lineární polarizace excitačních pulzů. Tento jev interpretujeme jako důsledek působení ultrakrátkých krutů na jednotlivé spiny vlivem anizotropní absorpce excitačního laserového pulsu jednotlivými mangany, které deformují příslušnou spinovou strukturu. Existence tohoto jevu v Mn3NiN a Mn3GaN, které mají odlišné spinové konfigurace, tedy ukazuje na jeho univerzálnější charakter. Ve studovaném Mn3GaN je tento efekt patrný i při pokojové teplotě, což je spolu s velice rychlou (pikosekundovou) dynamikou návratu do rovnovážné spinové kon- figurace velice zajímavé z hlediska potencionálního vývoje ultrarychlých magnetických pamětí. 1

This thesis is devoted to a study of a thin layer of noncollinear antiferromagnetic me- tal Mn3GaN on a MgO substrate using magneto-optical pump and probe technique. We found that after the impact of a femtosecond laser pulse, Mn3GaN exhibits very similar behavior to the analogous noncollinear antiferromagnet Mn3NiN. Specifically, we observed a magneto-optical signal whose magnitude depends strongly on the orientation of the li- near polarization of the excitation pulses. We interpret this phenomenon as a consequence of the action of ultrashort torques on individual spins due to anisotropic absorption of the excitation laser pulse by individual manganese, which deforms the corresponding spin structure. Thus, the existence of this phenomenon in Mn3NiN and Mn3GaN, which have different spin configurations, points to its universal character. In the studied Mn3GaN, this effect is evident even at room temperature, which, together with the very fast (pico- second) dynamics of the return to the equilibrium spin configuration, is very interesting in terms of the potential development of ultrafast magnetic memories. 1