电流脉冲可以通过自旋轨道力矩有效地操纵磁化，短至几皮秒的脉冲持续时间已被用于切换铁磁薄膜的磁化，达到太赫兹范围。然而，人们对超快切换机制中的反转机制和能量要求知之甚少。近日，洛林大学Jon Gorchon、IMDEA Nanociencia的Pablo Olleros-Rodríguez量化了铁磁和亚铁磁样品在脉冲持续时间内七个数量级磁化反转的能量，桥接了准静态自旋电子学和飞秒磁学。

本文要点：

1) 作者开发了一种将光电导切换产生的皮秒脉冲拉伸一个数量级的方法，并可以产生从皮秒到接近商用仪器可用脉冲宽度的持续电流脉冲。作者发现，当脉冲持续时间进入皮秒范围时，所有样本中自旋轨道扭矩切换的能量都降低了一个数量级以上。作者预计100×100nm²亚铁磁器件的能量为9fJ。

2) 微磁和宏观自旋模拟揭示了从非相干磁化反转到相干磁化反转的转变，随着脉冲持续时间的缩短，磁化动力学轨迹发生了强烈变化。研究结果显示了高速磁自旋轨道扭矩记忆的潜力，并强调了在快速时间尺度上的替代磁化反转路径。

参考文献：

Eva Díaz et.al Energy-efficient picosecond spin–orbit torque magnetization switching in ferro- and ferrimagnetic films Nature Nanotechnology 2024

DOI: 10.1038/s41565-024-01788-x

https://doi.org/10.1038/s41565-024-01788-x