Étude des premiers instants de la désaimantation ultrarapide dans divers matériaux ferromagnétiques

Investigation of the early time period of ultrafast magnetization dynamics

• Auteur / Autrice : Xuan Liu
• Direction : Jan Lüning
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 10/10/2018
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Chimie physique et chimie analytique de Paris Centre (Paris ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de chimie physique-matière et rayonnement (Paris ; 1997-....)
• Jury : Président / Présidente : Massimiliano Marangolo
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Fausto Sirotti
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Christian Gutt, Christine Boeglin

Mots clés

Mots clés contrôlés

Lasers femtoseconde

Matériaux ferromagnétiques

Aimantation

Mots clés libres

Désaimantation ultrarapide

Materiaux ferromagnetique

Laser femtoseconde

Split et délai

THz femtosecond

Transport superdiffusif

Ultrafast Demagnetization

Ferromagnetic materials

Femtosecond laser

Split and delay

THz Femtosecond

Super-diffusive spin-transport

Résumé

Le but de mes recherches est d'étudier les premiers instants de la désaimantation ultrarapide dans divers matériaux ferromagnétiques (Co, Ni et Fe ...) en utilisant différentes méthodes expérimentales, pour obtenir un nouvel aperçu des mécanismes physiques sous-jacents. Plus précisément, les questions particulières qui m'ont motivé étaient: 1. Dans les alliages ferromagnétiques Fe et Ni, les deux éléments sont fortement couplés par l’interaction d'échange. Ce couplage influence-t-il le temps de désaimantation après excitation avec un laser femtoseconde? 2. Le transport de spin superdiffusif pourrait-il être observable entre les couches non-magnétiques (Pt) et magnétiques (Co) d’une multicouche Co/Pt ? 3. La dernière question concerne le passage entre un contrôle cohérent de l’aimantation avec des impulsions de grande longueur d’onde (THz) et une désaimantation incohérente provoquée par une excitation de plus courte longueur d’onde (IR).

The goal of my research is to investigate the early time period of the ultrafast demagnetization in various ferromagnetic materials (Co, Ni, and Fe…) by using different experimental methods, to obtain novel insight on the underlying physical mechanisms. More precisely, the particular questions that motivated me were: 1. In Fe and Ni ferromagnetic alloys, both elements are strongly coupled by exchange interaction. Does this coupling influence the time of demagnetization after pumping with a femtosecond laser? 2. Could the super-diffusive spin-transport be observable to explain the weak spin transport between the layers and the similar demagnetization curve in Co and Pt system? 3. The last question is around the different pump wavelength will truly affect the demagnetization behavior. In this thesis, several different results are clearly presented to try to find the answer of the questions above.