CaRuO3/SrTiO3超晶格的超快自旋动力学研究获进展

超快退磁过程是凝聚态物理和自旋电子学领域的重要研究方向之一。传统铁磁体接近居里温度（T_C）时，自旋弛豫时间变慢并趋于发散，成为超快磁性器件运行速度的瓶颈。

近日，中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心在CaRuO₃/SrTiO₃超晶格的超快自旋动力学研究中取得进展。

研究利用时间分辨磁光克尔效应与瞬态反射率技术，测量退磁过程对温度、泵浦光强与外加磁场的依赖性。研究发现，与该体系接近磁相变时所预期的临界慢化相反，其退磁速率随温度、泵浦光通量及磁场的增大而明显加快，表现出高度灵敏的可调控特性。

研究建立了自洽重整化理论与三温度模型相结合的唯象模型。计算表明，梯度磁性能够抑制临界点附近自旋比热的发散，削弱传统铁磁体中的热力学瓶颈；温度升高或光激发会增强自旋涨落，而自旋涨落通过模—模耦合增强电子—自旋散射，提高能量和角动量转移效率。正是二者的共同作用，使自旋涨落驱动的散射增强得以主导超快退磁过程，并解释了自旋弛豫速率随温度、泵浦光强和磁场增加而增强的反常行为。

该研究揭示了空间非均匀磁性体系中宏观热力学奇异性与微观散射过程可有效解耦的新机制，为突破传统临界慢化限制、理解强自旋涨落体系中的超快退磁机制提供了新的物理思路。

相关研究成果作为编辑推荐论文，发表在《物理评论快报》（Physical Review Letters）上，并获得美国物理学会旗下Physics杂志推介。

研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国科学院相关项目等的支持。

论文链接

CaRuO₃/SrTiO₃超晶格的超快退磁及对温度、泵浦光通量和磁场的依赖性