中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心坐落于安徽省合肥市风景秀丽的科学岛，2008年4月30日经中国科学院批准成立，依托中国科学院合肥物质科学研究院管理（科发人教字〔2008〕133号），其前身是2005年12月20日成立的“合肥强磁场科学技术研究中心”。中心目标：发展强磁... 更多简介 +
稳态强磁场实验装置（SHMFF）是国家“十一五”重大科技基础设施，由中国科学院合肥物质科学研究院与中国科学技术大学共建，各项任务依托强磁场科学中心开展。装置于2017年通过国家验收，验收专家组一致认为，SHMFF“磁体技术和综合性能达到国际领先水平... 更多简介 +
近期，中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心盛志高研究员团队与南京大学聂越峰教授团队合作，依托稳态强磁场实验装置（SHMFF）所属超导磁体SM1，研究了自支撑钌酸锶（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。相关成果以“Strain-Engineered Ultrafast Spin Dynamics Revealing Decoupled Magnetization and Heat Transport in SrRuO3 Membranes for Flexible Spintronics”为题发表于国际权威期刊Small。
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。常规外延薄膜受到衬底约束，其应变状态和界面散热条件会影响激光激发后的磁响应。自支撑薄膜解除衬底的机械束缚，为区分应变和界面作用提供了实验平台，但其超快自旋弛豫过程此前仍缺乏系统研究。
研究团队制备了约20 nm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1 ps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。与此同时，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，不仅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。
图1. 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。（a、b）不同磁场下的退磁曲线；（c、d）自支撑与外延薄膜的磁化恢复曲线及界面结构。
强磁场科学中心陆勤雯副研究员与南京大学博士生浩波为论文共同第一作者，强磁场科学中心盛志高研究员与南京大学聂越峰教授为论文共同通讯作者。强磁场科学中心为第一通讯作者单位。该研究获得国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国科学院战略性先导科技专项、中国科学院稳定支持青年团队计划及安徽省自然科学基金等项目的支持。
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