ÄûÃʵ¼º½

Väitöskirjan nimi: All-optical helicity-dependent switching in magnetoplasmonic structures

³Õä¾±³Ù³Ù±ð±ô¾±Âáä: Yann Le Guen
³Õ²¹²õ³Ù²¹±¹Ã¤¾±³Ù³ÙäÂáä: professori Liliana Buda-Prejbeanu, Grenoble Institute of Technology, Ranska
Kustos: professori Sebastiaan van Dijken Aalto-yliopiston perustieteiden korkeakoulu 

Nopean ja suuren kapasiteetin tallennustilan kysynnän kasvaessa tarvitaan uusia lähestymistapoja, joilla voidaan vastata kysyntään ja samalla pyrkiä energiatehokkaampiin ratkaisuihin. Yksi lupaava ala on spintroniikka, jossa tutkitaan elektronien varauksen sijaan niiden spinin käyttöä tiedonsiirrossa, tallennuksessa ja tietojenkäsittelyssä.

Eräs tuore ja laajeneva lähestymistapa on ultranopeiden optisten pulssien käyttö rakenteiden magnetoituman manipuloimiseksi. Tämä ultranopea spintroniikka voisi johtaa nopeisiin tallennuslaitteisiin ja on olennaista optisen laskennan kehitykselle. Tämä väitös keskittyy täysoptiseen helisiteettiriippuvaiseen kytkentään (AO-HDS), joka on menetelmä magnetuman hallitsemiseksi ultranopeilla ympyräpolarisoiduilla valopulsseilla. Tämän kytkennän alkuperä ja mekanismi ovat yhä keskustelunaiheena, ja yhteisö pitää kahta päävaikutusta merkittävinä: magneettinen pyöreä dikroismi (MCD) ja käänteinen Faraday-ilmiö (IFE). Niiden erottaminen mahdollistaisi lisäoptimoimisen ja tämän ilmiön integroinnin laitteisiin.

Tämän ongelman ratkaisemiseksi tässä väitöksessä tutkitaan AO-HDS:ää magneettisissa plasmonisissa rakenteissa. Plasmoniikka, joka on metallisten nanorakenteiden sähkömagneettisten kenttien tutkimista, mahdollistaa valon rajoittamisen ja vahvistamisen sen aallonpituutta pienemmässä mittakaavassa resonanssivaikutusten avulla. Nämä plasmoniset resonanssit vaikuttavat MCD:hen ja IFE:hen eri tavoin ja niitä käytetään tässä työssä näiden vaikutusten erottamiseksi kytkennässä.

Monikerroksiset Co/Pt-nanokiekot valmistettiin onnistuneesti, joiden optisten ja MCD:n spektrien mittaus osoittaa, että resonanssiaallonpituuden ympärillä IFE:hen liittyvä absorptio saavuttaa maksimin, kun taas MCD ylittää nollan ja vaihtaa etumerkkiä. Aallonpituudesta riippuvat AO-HDS-kokeet osoittivat kytkentäkäyttäytymisen kääntymisen resonanssiaallonpituuden lähellä. Spektrien muoto paljasti, että IFE ja MCD molemmat vaikuttavat AO-HDS:ään, mutta MCD:llä on hallitseva vaikutus.

Kaiken kaikkiaan tässä työssä AO-HDS integroidaan onnistuneesti magneto-plasmonisiin järjestelmiin ja osoitetaan, miten plasmoniset vaikutukset voivat vaikuttaa kytkentäkäyttäytymiseen. Työssä myös korostetaan MCD:n keskeistä roolia AO-HDS:ssä. Tätä voidaan käyttää tulevien järjestelmien optimoimiseksi maksimoimalla niiden MCD.

Avainsanat: Magnetismi, ferromagneetti, magneto-optiikka, plasmoniikka, nanohiukkaset, magnetoplasmoniikka, ultranopea spintroniikka, pulssilaser, Täysin optinen heliittisyydestä riippuva kytkentä

Linkki väitöskirjan sähköiseen esittelykappaleeseen (esillä 7 päivää ennen väitöstä):