利用双泵浦太赫兹发射光谱研究 Pt/Gd19(Co0.8Fe0.2)81/Ta 异质结构的超快自旋动力学

超快自旋动力学是推进超快自旋电子器件发展的核心研究重点，然而利用常规时间分辨技术对其进行精确的定量探测仍然具有挑战性。在此，我们采用双泵浦光泵浦-太赫兹发射光谱（OPTE）研究了 Pt/Gd19(Co0.8Fe0.2)81/Ta 亚铁磁稀土-过渡金属异质结构的超快自旋动力学。实验测量分辨出特征时间为 ~0.42 ± 0.02 ps 的单步超快退磁过程，随后是包含快弛豫和慢弛豫过程的两阶段磁恢复。随着泵浦通量从 0.80 增加至 1.19 mJ/cm2，快恢复和慢恢复时间常数对控制泵浦通量表现出明显的正相关依赖性，分别从 2.49 ± 0.11 ps 增加到 3.28 ± 0.03 ps 以及从 57.36 ± 11.28 ps 增加到 164.96 ± 1.61 ps。~0.42 ps 的退磁时间尺度与 3d 过渡金属的时间尺度一致，表明低 Gd 浓度异质结构的瞬态磁响应主要由 CoFe 子晶格主导。我们的研究结果证实了 OPTE 是定量表征自旋基异质结构中电子-晶格-自旋耦合过程的有效方法，并为可控调控超快自旋动力学提供了关键的实验见解，为超快太赫兹自旋电子器件的设计奠定了基础。