論文の概要: Mapping the energy-time landscape of spins with helical X-rays

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2205.03172v1
• Date: Fri, 6 May 2022 12:39:47 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-14 03:46:50.674730
• Title: Mapping the energy-time landscape of spins with helical X-rays
• Title（参考訳）: ヘリカルX線によるスピンのエネルギー時間景観のマッピング
• Authors: N. Pontius, J. K. Dewhurst, C. Schuessler-Langeheine, S. Jana, C. v. Korff Schmising, S. Eisebitt, S. Shallcross and S. Sharma
• Abstract要約: 我々は、超高速ヘリシティ依存性軟X線吸収分光法(HXAS)により、光励起後のスピン、時間、エネルギー固有の状態の占有にアクセスできることを示した。 その結果, 高局在低エネルギー状態のスピンフリップ過程が支配的になる前に, レーザーパルスによって少数キャリアが励起されるにつれて, 超高速な増加が見られた。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Unveiling the key mechanisms that determine optically driven spin dynamics is essential both to probe the fundamental nature of ultrafast light-matter interactions, but also to drive future technologies of smaller, faster, and more energy efficient devices. Essential to this task is the ability to use experimental spectroscopic tools to evidence the underlying energy- and spin-resolved dynamics of non-equilibrium electron occupations. In this joint theory and experimental work, we demonstrate that ultrafast helicity-dependent soft X-ray absorption spectroscopy (HXAS) allows access to spin-, time- and energy specific state occupation after optical excitation. We apply this method to the prototype transition metal ferromagnet cobalt and find convincing agreement between theory and experiment. The richly structured energy-resolved spin dynamics unveil the subtle interplay and characteristic time scales of optical excitation and spin-orbit induced spin-flip transitions in this material: the spin moment integrated in an energy window below the Fermi level first exhibits an ultrafast increase as minority carriers are excited by the laser pulse, before it is reduced as spin-flip process in highly localized, low energy states start to dominate. The results of this study demonstrate the power of element specific transient HXAS, placing it as a potential new tool for identifying and determining the role of fundamental processes in optically driven spin dynamics in magnetic materials.
• Abstract（参考訳）: 光駆動スピンダイナミクスを決定する重要なメカニズムを明らかにすることは、超高速光間相互作用の基本的な性質を調べるだけでなく、より小さく、高速、よりエネルギー効率の良いデバイスの将来の技術を推進するためにも不可欠である。 このタスクに不可欠なのは、非平衡電子占有のエネルギーおよびスピン分解ダイナミクスを実証するために実験的分光器を使用する能力である。 本研究は,超高速ヘリシティ依存性軟X線吸収分光法(HXAS)を用いて,光励起後のスピン,時間,エネルギー特有の状態の占有を可能にすることを示す。 本手法を遷移金属フェロマグネットコバルトに応用し,理論と実験の説得力のある一致を求める。 光励起とスピン軌道誘起スピン-フリップ遷移の微妙な相互作用と特性的時間スケールは、フェルミ準位以下のエネルギーウィンドウに集積されたスピンモーメントは、レーザーパルスによって少数担体が励起され、高度に局所化された低エネルギー状態のスピン-フリップ過程が支配的になる前に、超高速な増加を示す。 本研究は, 磁気材料における光駆動スピンダイナミクスにおける基本過程の同定と決定のための潜在的な新しいツールとして, 元素比過渡HXASのパワーを実証した。

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