A terahertz view on magnetization dynamics

Onderzoek naar ultrasnelle magnetische dynamica

In dit proefschrift wordt de magnetisatie-dynamica bestudeerd van magnetische materialen op een tijdschaal van picoseconden, waarbij gebruikt wordt gemaakt van terahertz (THz) straling als excitatie en als meetinstrument. In het eerste deel van zijn onderzoek bestudeerde Nilesh Awari de coherente excitaties van spin precessie in dunne films van ferrimagnetische Mn3-x Gax Heusler legeringen met THz emissie spectroscopie. In deze studie kan de frequentie van de THz emissie straling van deze films precies worden gekozen, wat ze veelbelovende kandidaten maakt voor toekomstige draadloze communicatie technieken.

Verder heeft Awari de frequentie-afhankelijkheid onderzocht van de, door THz  gedreven, ultrasnelle demagnetisatie in geleidende CoFeB dunne films. De ultrasnelle demagnetisatie laat een piek zien rond de 0.5 THz, wat verklaard kan worden door een competitie van de efficiëntie van de Elliot-Yafet spin verstrooiing en de elektron verstrooiing in een Drude-achtig model. Deze studie helpt met het begrijpen van de microscopische mechanismes die verantwoordelijk zijn voor de ultrasnelle demagnetisatie op sub-picoseconde tijdschalen.

Ten slotte bestudeerde Awari magnon toestanden in de isolator NiO met resonante excitatie, waarbij hij het magnetische veld van THz pulsen gebruikte. Dit onderzoek laat twee magnon toestanden zien, die worden onderscheiden door hun verschillende karakteristieke magnetische veld afhankelijkheid. De veldafhankelijkheid van deze magnon toestanden wordt verklaard met behulp van een achtvoudig sub-rooster model.

In het algemeen werpen de resultaten van het promotieonderzoek licht op het veld van de ultrasnelle magnetisatie dynamica op THz frequentie schaal. We geloven dat deze resultaten een weg vormen om onze kennis te verdiepen van de magnetisatie dynamica, die gebeurt met een snelheid die relevant is voor efficiënte spintronische apparaten.

Het promotieonderzoek van Nilesh Awari vond plaats bij de afdeling Optische Fysica van de Gecondenseerde Materie van het Zernike Institute for Advanced Materials, met financiering via het Ubbo Emmius fonds en het Helmhotz Zentrum Dresden Rossendorf. Hij werkt nu als postdoc aan het Helmhotz Zentrum Dresden Rossendorf.

Proefschrift: http://hdl.handle.net/11370/d2c95b78-89d7-4ea1-bb7b-44bc217577e5