1. Absorption de l'impulsion laser :lorsqu'une impulsion laser ultracourte, généralement de l'ordre de la femtoseconde à la picoseconde, frappe un matériau magnétique, elle est absorbée par les électrons du matériau par divers mécanismes tels que la photoexcitation ou l'absorption multiphotonique. Cette absorption entraîne une augmentation rapide de la température électronique.
2. Génération d'électrons chauds :l'énergie laser absorbée excite un grand nombre d'électrons dans le matériau, créant un état de non-équilibre avec une forte concentration d'électrons chauds. Ces électrons chauds ont une énergie suffisamment élevée pour surmonter les barrières potentielles aux interfaces du matériau.
3. Diffusion dépendante du spin :les électrons chauds générés par l'impulsion laser peuvent subir une diffusion dépendante du spin avec les moments magnétiques des atomes du matériau. Plus précisément, le spin des électrons chauds interagit avec les moments magnétiques des électrons d localisés des atomes magnétiques.
4. Transfert du moment angulaire de spin :Au cours de ces événements de diffusion dépendant du spin, le moment cinétique de spin des électrons chauds est transféré aux électrons d localisés des atomes magnétiques. Ce transfert de moment cinétique de spin exerce un couple sur les moments magnétiques des atomes, les faisant précéder autour de leurs axes faciles.
5. Dynamique de magnétisation :Le transfert du moment cinétique de spin des électrons chauds vers les électrons d localisés conduit à la précession des moments magnétiques, donnant lieu à une dynamique de magnétisation ultrarapide. La direction et l'amplitude de cette précession dépendent de la polarisation, de l'intensité et de la durée de l'impulsion laser.
6. Commutation magnétique :Si l'impulsion laser a une énergie et une durée suffisantes, la précession des moments magnétiques peut atteindre un angle critique, conduisant à l'inversion de la direction de magnétisation. Ceci est communément appelé commutation tout optique ou inversion de magnétisation induite par laser.
7. Échelles de temps femtoseconde :Les échelles de temps caractéristiques de la dynamique de magnétisation induite par STT sont de l'ordre de la femtoseconde à la picoseconde, ce qui en fait un processus ultrarapide. Cela permet la manipulation de la magnétisation sur des délais exceptionnellement courts.
Dans l’ensemble, les impulsions laser peuvent transférer le moment cinétique de spin aux électrons d localisés des matériaux magnétiques via un couple de transfert de spin, permettant une manipulation et une commutation ultra-rapides de la magnétisation. Cela ouvre des possibilités pour explorer les aspects fondamentaux du magnétisme, développer des dispositifs spintroniques à grande vitesse et faire progresser des technologies telles que la mémoire vive magnétique (MRAM) et les circuits logiques spintroniques ultrarapides.
