(Tb，Gd)FeCo磁光薄膜中的飛秒激光感應(yīng)超快磁化動力學(xué)研究.pdf

1、隨著信息和網(wǎng)絡(luò)時代的到來，各類信息迅猛增加，人們對數(shù)據(jù)存儲密度和速度的要求越來越高，發(fā)展超高密度、高速記錄技術(shù)成為信息技術(shù)領(lǐng)域的新課題。高密度記錄需要使用高矯頑力的記錄介質(zhì)以克服超順磁效應(yīng)，但目前的磁頭技術(shù)仍難以達(dá)到飽和磁化高矯頑力介質(zhì)的水平。因此，光輔助磁記錄技術(shù)被發(fā)展，它利用聚焦激光束加熱介質(zhì)到接近居罩溫度或跨越補(bǔ)償溫度進(jìn)行磁記錄，解決了室溫下高矯頑力介質(zhì)的磁化寫入問題，同時獲得高容量、高熱穩(wěn)定性的記錄性能。光輔助磁記錄技術(shù)的記錄速

2、度決定于介質(zhì)的激光感應(yīng)超快退磁和磁化翻轉(zhuǎn)速率，因此，研究光—磁相互作用的超快動力學(xué)過程，是發(fā)展高速光輔助磁記錄的前提。本文以優(yōu)異的磁光記錄材料TbFeCo和GdFeCo為對象，研究飛秒激光激發(fā)樣品時的超快退磁及翻轉(zhuǎn)動力學(xué)，測量光．磁響應(yīng)的特征時間，分析樣品的激光感應(yīng)規(guī)律，以一步探索光輔助磁記錄過程中蘊含的物理機(jī)制。 本文采用飛秒時間分辨磁光克爾光譜技術(shù)，首先研究了TbFeCo磁光薄膜中的飛秒激光感應(yīng)超快退磁動力學(xué)。實驗發(fā)現(xiàn)TbF

3、eCo樣品中的激光感應(yīng)磁化響應(yīng)表現(xiàn)為亞皮秒的超快退磁化和幾百皮秒的慢磁化恢復(fù)兩個過程，可基于“三溫度”模型進(jìn)行解釋。在對TbFeCo單層膜樣品進(jìn)行抽運光激發(fā)功率依賴研究中發(fā)現(xiàn)，在低于樣品損傷閥值的激發(fā)功率下退磁率隨激發(fā)強(qiáng)度的增高而增大，相應(yīng)的磁化恢復(fù)時間也增長；在同系列的成份相同襯底厚度不同的TbFeCo樣品對比實驗中發(fā)現(xiàn)，同功率激發(fā)下襯底較薄的樣品易獲得更高的退磁化率，磁化恢復(fù)速率更快。實驗結(jié)果證實了亞皮秒退磁化時間常數(shù)的內(nèi)稟性，反映

4、出磁化恢復(fù)過程主要由自旋—晶格弛豫控制。 本文重點研究了GdFeCo磁光薄膜中激光感應(yīng)跨越鐵磁補(bǔ)償溫度時的超快磁化翻轉(zhuǎn)動力學(xué)。在以Al為熱傳導(dǎo)襯底材料GdFeCo薄膜樣品中，觀察到包含了超快自旋翻轉(zhuǎn)、磁化反轉(zhuǎn)運動、反向磁化恢復(fù)三個子階段的光激發(fā)磁化響應(yīng)近完整過程。在激光感應(yīng)超快磁化動力學(xué)的抽運光激發(fā)功率依賴實驗中發(fā)現(xiàn)，隨著激發(fā)功率的增大，磁化翻轉(zhuǎn)速率增大，磁化朝初始態(tài)的恢復(fù)時間增長，這與抽運光強(qiáng)度對應(yīng)的感生熱電子數(shù)目及其能量傳遞

5、效果有關(guān)。在飽和磁場與剩磁場下樣品的激光感應(yīng)磁化動力學(xué)時間分辨曲線對比中，發(fā)現(xiàn)其亞皮秒的光激發(fā)自旋響應(yīng)行為完全一致，表明這一時間尺度內(nèi)的超快光—磁作用應(yīng)是源于材料內(nèi)部性質(zhì)的一種本征行為。 此外，在抽運—探測光路負(fù)延遲處測量到了GdFeCo磁光薄膜完全不同于常規(guī)磁滯回線形貌的反?？藸柎艤鼐€，可根據(jù)稀土（RE）元素Gd與過渡族金屬（TM）元素FeCo兩個子系統(tǒng)間的反平行耦合隨溫度的變化關(guān)系進(jìn)行解釋。而在反常克爾回線上，外磁場高于和