Laser-Spintronik-Gruppe

Über

In unserer Gruppe untersuchen wir die physikalischen Mechanismen, die die Ladungs- und Spindynamik in dünnen Schichten, metallischen Dünnschichtstapeln und neuen Materialien bestimmen. Unsere Pump-Probe-Experimentiertechnik ermöglicht es, optisch ausgelöste ultraschnelle Phänomene mit Femtosekunden-Zeitauflösung und Elementselektivität zu verfolgen. Die dabei gewonnenen Erkenntnisse sind von wesentlicher Bedeutung für die Entwicklung künftiger spinbasierter Elektronik- und Quantencomputerbauteile.

Forschungsthemen

  • Femtosekundenspektroskopie und Spindynamik
  • Spintronische THz-Emitter
  • All Optical Switching
  • Erzeugung hoher Harmonischer (HHG)

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Dr. Roman Adam

PGI-6

Gebäude 04.8 / Raum R 258

+49 2461/61-5196

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Mitglieder

WEITERE GRUPPENMITGLIEDER

Sarah Heidtfeld


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Fangzhou Wang


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Derang Cao


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Forschungsthemen

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Femtosekunden-spektroskopie und Spindynamik

In dünnen ferromagnetischen Filmen kann der Elektronenspin mithilfe lasergenerierter Lichtimpulse im Femtosekunden-bereich gesteuert werden. Die Nutzung dieser Technologie kann zu dramatischen Fortschritten in der ultraschnellen Elektronik und im Quantencomputing führen. Wir erforschen die nicht-gleichgewichts-mäßige Spindynamik in ferromagnetischen Dünnfilmen und Mehrfachschichten mithilfe der Femtosekunden-laserspektroskopie im sichtbaren und XUV-Spektralbereich.

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Spintronische THz-Emitter

Terahertz-Strahlung (THz) bezeichnet den Teil des elektro-magnetischen Spektrums, der typischerweise Frequenzen zwischen 300 GHz und 30 THz umfasst. Wir untersuchen die Leistung spintronischer THz-Emitter, um die zugrunde liegenden physikalischen Mechanismen der THz-Emission sowie das Anwendungs-potenzial solcher Emitter in wissenschaftlichen Experimenten zu verstehen.

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All Optical Switching

Die optisch gesteuerte Magnetisierungs-umkehr in ferro- und ferrimagnetischen Dünnschichten durch kurze Laserpulse ist eines der faszinierendsten Themen der aktuellen Forschung. In diesen Experimenten zeigen wir, dass die Magnetisierung durch optische Pulse in Abwesenheit eines äußeren Magnetfelds umgeschaltet werden kann. Wir untersuchen die Magnetisierungs-umkehr in ferrimagnetischen GdFeCo-Legierungen und ferromagnetischen [Co/Pt]N-Übergittern als Funktion der Materialzusammen-setzung, Dicke, Anzahl der Schichten sowie der Laserstrahleigen-schaften.

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Erzeugung hoher Harmonischer (HHG)

Durch Fokussierung eines intensiven Laserpulses auf eine Ansammlung von Gasatomen werden hochgradige Harmonische des Grundlichts erzeugt, die bis in den extrem ultravioletten (XUV) Spektralbereich reichen (Photonenenergien 10-120 eV). Wir nutzen resonante XUV-Lichtabsorption für die zeitaufgelöste XUV-Spektroskopie komplexer magnetischer Legierungen und Mehrfachschichten.

Publikationen

X. Chen, R. Adam, D. E. Bürgler, F. Wang, Z. Lu, L. Pan, S. Heidtfeld, C. Greb, M. Liu, Q. Liu, J. Wang, C. M. Schneider, and D. Cao, Ultrafast demagnetization in ferromagnetic materials: Origins and progress, Physics Reports 1102, 1 (2025)
https://doi.org/10.1016/j.physrep.2024.10.008

R. Adam, D. Cao, D. E. Bürgler, S. Heidtfeld, F. Wang, C. Greb, J. Cheng, D. Chakraborty, I. Komissarov, M. Büscher, M. Mikulics, H. Hardtdegen, R. Sobolewski, and C. M. Schneider, THz generation by exchange-coupled spintronic emitters, npj Spintronics 2, 58 (2024)
https://doi.org/10.1038/s44306-024-00061-0

G. Chen, D. Chakraborty, J. Cheng, M. Mikulics, I. Komissarov, R. Adam, D. E. Bürgler,
C. M. Schneider, H. Hardtdegen, and R. Sobolewski, Transient THz emission and effective mass determination in highly resistive GaAs crystals excited by femtosecond optical pulses, Crystals 12 (2022)
https://doi.org/10.3390/cryst12111635

S. Heidtfeld, R. Adam, T. Kubota, K. Takanashi, D. Cao, C. Schmitz-Antoniak, D. E. Bürgler, F. Wang, C. Greb, G. Chen, I. Komissarov, H. Hardtdegen, M. Mikulics, R. Sobolewski, S. Suga, and C. M. Schneider, Generation of terahertz transients from Co2Fe0.4Mn0.6Si Heusler-alloy/normal-metal nanobilayers excited by femtosecond optical pulses, Phys. Rev. Research 3, 043025 (2021)
https://doi.org/10.1103/PhysRevResearch.3.043025

U. Parlak, R. Adam, D. E. Bürgler, S. Gang, and C. M. Schneider, Optically induced magnetization reversal in [Co/Pt]N multilayers: Role of domain wall dynamics, Phys. Rev. B 98, 214443 (2018)
https://doi.org/10.1103/PhysRevB.98.214443

S. Gang, R. Adam, M. Plötzing, M. von Witzleben, C. Weier, U. Parlak, D. E. Bürgler, C. M. Schneider, J. Rusz, P. Maldonado, and P. M. Oppeneer, Element-selective investigation of femtosecond spin dynamics in nipd magnetic alloys using extreme ultraviolet radiation, Phys. Rev. B 97, 064412 (2018)
https://doi.org/10.1103/PhysRevB.97.064412

S. Eich, M. Plötzing, M. Rollinger, S. Emmerich, R. Adam, C. Chen, H. C. Kapteyn, M. M. Murnane, L. Plucinski, D. Steil, B. Stadtmüller, M. Cinchetti, M. Aeschlimann, C. M. Schneider and S. Mathias, Band structure evolution during the ultrafast ferromagnetic-paramagnetic phase transition in Cobalt, Sci. Adv. 3, e1602094 (2017)
https://doi.org/10.1126/sciadv.1602094

D. Rudolf, C. La-O-Vorakiat, M. Battiato, R. Adam, J. M. Shaw, E. Turgut, P. Maldonado, S. Mathias, P. Grychtol, H. T. Nembach, T. J. Silva, M. Aeschlimann, H. C. Kapteyn, M. M. Murnane, C. M. Schneider, and P. M. Oppeneer, Ultrafast magnetization enhancement in metallic multilayers driven by superdiffusive spin current, Nature Communications 3, 1037 (2012)
https://doi.org/10.1038/ncomms2029

Letzte Änderung: 26.02.2025
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