나노미터 규모의 전광 스위칭

나노미터 규모의 전광 스위칭
날짜:
2022년 6월 15일
원천:
Max Born Institute for Nonlinear Optics and Short Pulse Spectroscopy(MBI)
요약:
나노미터 길이 규모의 초고속 광 구동 자화 제어는 차세대 데이터 저장 기술에서 경쟁력 있는 비트 크기를 달성하는 열쇠입니다. 연구원들은 극자외선 스펙트럼 범위에서 두 펄스의 간섭에 의해 나노미터 규모의 격자를 생성함으로써 전광 스위칭의 초고속 출현을 성공적으로 입증했습니다.

나노미터 길이 규모의 초고속 광 구동 자화 제어는 차세대 데이터 저장 기술에서 경쟁력 있는 비트 크기를 달성하는 열쇠입니다. 베를린에 있는 Max Born Institute와 이탈리아 트리에스테에 있는 대규모 시설 Elettra의 연구원들은 극자외선 스펙트럼 범위에서 두 펄스의 간섭에 의해 나노미터 규모의 격자를 생성함으로써 전광 스위칭의 초고속 출현을 성공적으로 시연했습니다.

펨토초 시간 규모에서 광학 구동 자화 역학의 물리학은 두 가지 주요 이유로 큰 관심을 받았습니다. 첫째, 비평형, 초고속 스핀 역학의 기본 메커니즘 이해, 둘째, 차세대 정보 기술에서의 잠재적 응용 보다 빠르고 에너지 효율적인 데이터 저장 장치에 대한 요구를 충족시키기 위한 비전입니다. 전광 스위칭(AOS)은 이러한 노력에서 가장 흥미롭고 유망한 메커니즘 중 하나입니다. 여기서 자화 상태는 "0"과 "1"의 역할을 하는 단일 펨토초 레이저 펄스로 두 방향 사이에서 반전될 수 있습니다. AOS의 시간적 제어에 대한 이해가 빠르게 진행되고 있는 반면, 나노 스케일의 초고속 수송 현상에 대한 지식은, 기술 응용 분야에서 전광학 자기 역전의 실현에 중요한 것은 광학 복사의 파장 제한으로 인해 제한적으로 남아 있습니다. 이러한 제한을 극복하는 우아한 방법은 과도 격자 실험에서 파장을 극자외선(XUV) 스펙트럼 범위로 줄이는 것입니다. 이 기술은 두 개의 XUV 빔의 간섭을 기반으로 나노 스케일 여기 패턴을 유도하며 이탈리아 트리에스테에 있는 자유 전자 레이저(FEL) FERMI의 EIS-Timer 빔라인에서 개척되었습니다.

이제 베를린의 Max-Born-Institute와 FEL 시설 FERMI의 연구원들은 페리자성 GdFe 합금 샘플에서 Λ TMG = 87 nm의 주기성을 갖는 과도 자기 격자(TMG)를 여기시켰습니다. 자화 격자의 공간적 진화는 Gd N 에 맞춰진 시간 지연된 세 번째 XUV 펄스를 회절시켜 조사했습니다.- 8.3 nm(150 eV)의 파장에서 가장자리. AOS는 여기에 대한 강한 비선형 응답을 나타내기 때문에 초기 사인파 여기 패턴과 구별되는 진화하는 자기 격자의 특징적인 대칭 변화를 예상합니다. 이 정보는 회절 패턴으로 직접 인코딩됩니다. 여기에 대한 선형 자화 응답이 있고 AOS가 없는 경우 사인파 TMG가 유도되고 두 번째 회절 차수가 억제됩니다. 그러나 AOS가 발생하면 격자 모양이 변경되어 이제 뚜렷한 2차 회절 강도를 허용합니다. 즉, 연구원 들은 회절 실험에서 AOS에 대해 관찰할 수 있는 지문으로 2차와 1차(R 21 ) 사이의 강도 비율을 확인했습니다.

20nm 미만의 훨씬 더 작은 주기성을 가진 미래의 과도 격자 실험에서 초고속 측면 전송 프로세스는 몇 피코초 내에 여기 기울기를 평형화할 것으로 예상되며 따라서 AOS의 기본 공간 한계를 정의합니다.