研究解析自支撑钌酸锶薄膜超快退磁与热输运的解耦机制

钌酸锶兼具铁磁性和较强的自旋轨道耦合，是研究氧化物自旋电子学的重要材料。近期，中国科学院合肥物质科学研究院等依托稳态强磁场实验装置（SHMFF）所属超导磁体SM1，研究自支撑钌酸锶（SrRuO₃）薄膜的超快磁化动力学。研究表明，应变释放使薄膜退磁过程加快，而薄膜与衬底之间的纳米间隙限制热扩散并延缓磁化恢复。

研究团队制备约20nm厚的自支撑与外延钌酸锶薄膜，并利用时间分辨磁光克尔效应测量比较两者的超快磁响应。结果显示，自支撑薄膜在约1ps内完成单步退磁，外延薄膜则呈现两步退磁。微观三温模型分析表明，应变释放引起的磁矩减小，使自支撑薄膜的退磁速率因子约为外延薄膜的两倍。同时，自支撑薄膜下方的界面纳米间隙阻碍热量向衬底传递，使其磁化恢复慢于外延薄膜。

该研究揭示了自旋动力学与热输运之间的作用关系，为氧化物薄膜超快自旋动力学的调控提供了实验依据，也为柔性自旋电子材料的应变工程和界面设计提供了参考。

相关研究成果发表在Small上。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。

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自支撑与外延钌酸锶薄膜的超快磁化动力学及界面示意图