Laser-induced magnetization precession in ferromagnetic films grown on GaAs

Abstract

Mit der Entwicklung von sogenannten "pump-probe"-Techniken mittels gepulsten Lasersystemen ist es möglich geworden, ultraschnelle Magnetisierungseffekte optisch sowohl anzuregen als auch mit einer Zeitauflösung im Subpikosekundenbereich zu messen. In der vorliegenden Arbeit wurden zeitaufgelöste Messungen von Magnetisierungspräzession in epitaktisch gewachsenen ferromagnetischen Filmen auf GaAs-Substraten durchgeführt. Die präsentierten Resultate konzentrieren sich auf die Charakteristik der Präzessionsfrequenz, Phase, Abklingzeit und Amplitude in Abhängigkeit von einem extern angelegten Magnetfeld. Weiters werden zweidimensionale Momentaufnahmen gezeigt, welche die Dynamik veranschaulichen und Aufschluss in den Zusammenhang zwischen der Phasen- und Amplitudencharakteristik und dem Umkehrverhalten der Magnetisierung bringen. Schließlich wurden rechnergestützte Methoden eingesetzt, um die experimentell bestimmten Feldabhängigkeit der Frequenz anzupassen und daraus die magnetischen Anisotropiekonstanten zu ermitteln.<br />

With the development of pump-probe techniques by means of pulsed laser systems, it has become feasible to initiate ultrafast magnetization phenomena optically and to observe them on a subpicosecond timescale. In this work, time-resolved measurements of magnetization precession in epitaxial ferromagnetic films grown on GaAs single crystal substrates were performed. The presented results focus on the characteristics of the precession frequency, phase, decay time and amplitude as a function of an externally applied magnetic field.<br />Furthermore, two-dimensional snap-shots are shown which visualize the dynamics and reveal the relation between the phase- and amplitude characteristics and magnetization reversal. Finally, computational methods were used in order to obtain the magnetic anisotropy constants from fitting eigenfrequencies calculated on the basis of a theoretical model to experimentally observed eigenfrequencies.