Beobachtung von Damon-Eshbach-Moden mittels Femtosekundenspektroskopie (PDF)

Inhaltsangabe:Einleitung:
Die anhaltend rasante Miniaturisierung magnetischer Speichermedien stellt hohe Anforderungen an die Forschung. So ist es nicht ausreichend, die Grösse eines Bits sukzessive zu verringern, auch müssen Schreib- und Lesezyklen immer weiter verkürzt werden. Inzwischen sind Zeitskalen im Bereich von Nanosekunden erreicht und um weitere Verkürzungen zu ermöglichen, ist ein fundamentales Verständnis magnetischer Anregungen unabdingbar. Denn beim Schalten eines Bits muss entweder das Abklingen solcher Anregungen abgewartet oder ihre Erzeugung verhindert werden. Die Wichtigkeit dieses Forschungsgebietes spiegelt sich nicht zuletzt in der Verleihung des Nobelpreises für Physik an Albert Fert und Peter Grünberg im Jahr 2007 wieder. Die vorliegende Arbeit untersucht im Schwerpunkt magnetische Anregungen in einem dünnen, ferromagnetischen Film.
Theoretisch werden derartige Systeme seit Mitte des letzten Jahrhunderts behandelt und es finden sich denkbare magnetischen Moden in einem grossen Wellenlängenbereich. Experimentelle Daten stammen unter anderem aus Resonanzexperimenten oder Messungen mit der Brillouin-Lichtstreuung und sind gut verstanden. Derartige Messungen finden in der Frequenzdomäne statt und mit hoher Ortsauflösung kann beispielsweise die Propagation von Spinwellenpaketen untersucht werden. Im Jahr 1996 wurde erstmals die ultraschnelle Antwort eines magnetisierten Films auf die Absorption eines optischen Pulses gemessen und ein Rückgang der Magnetisierung innerhalb einiger hundert Femtosekunden festgestellt. Daran schlossen sich unter anderem rein optische Messungen an, die mit sehr hoher Zeitauflösung von einigen zehn Femtosekunden die Magnetisierungsdynamik in dünnen Schichten oder Mikrostrukturen unterschiedlichster Komposition untersuchten.
Hier wird dieses Feld um schichtdickenabhängige Messung an kontinuierlichen Filmen erweitert. Anders als bisher werden die Auswirkungen einer stark asymmetrischen Anregung untersucht, die aus dem rein optischen Experiment resultieren: Mit einem Laserpuls deponierte Energie sollte in Schichten, deren Dicke die Ein- dringtiefe des Lichtfeldes deutlich überschreitet, magnetische Moden mit ähnlich asymmetrischem Profil anregen. Es existieren jedoch nicht-lineare Wechselwirkungen zwischen unterschiedlichen Moden, die einen Energietransfer von Moden höherer Energie in Richtung solcher niedriger Energie ermöglichen. Im Extremum kann das zu einer Bose-Einstein-Kondensation bei [...]