二维范德华磁体自旋的全光学调控

       随着自旋电子学的发展，有望实现更加高效且低耗的信息存储器等电子器件，其中超快激光脉冲成为操纵电子自旋的最快、最节能的手段。利用超短激光脉冲实现超快退磁和全光开关(AOS)等效应，在超快时间尺度上的信息处理、物性调控等方面具有巨大潜力。二维(2D)范德华(vdW)磁体具备多自由度可控的激子特性，如过渡金属二硫代化合物具备与K谷激子相关的自旋依赖电荷转移特性，激子在谷之间的分布受激子产生的光偏振调控，其单分子层中的激子自旋谷极化可以持续几十皮秒到几十纳秒，并且还可以通过堆叠2D材料层，在实验中实现有效的自旋独立电荷转移，这些都为纳米尺度的磁性控制提供了新平台。

       近日，英国埃克塞特大学Robert J. Hicken与其合作者利用激光诱导实现了对二维范德华铁磁CrI3磁畴的调控，并利用热退磁方法对单层CrI3的磁性进行单激光脉冲控制。此外，该工作将少层CrI3与WSe2单层相互堆叠结合形成范德华异质结，实现了全光调控，利用多个圆偏振或线偏振飞秒脉冲，切换异质结面外方向的磁化状态，而单脉冲可实现磁态的局域转换。研究发现AOS主要依赖于WSe2和CrI3之间的自旋依赖界面的电荷转移效应，由于电荷转移的时间尺度在几飞秒至几百飞秒之间，原则上可以在超快时间尺度上控制材料的磁性，该工作为未来二维范德华磁体光磁记录器件等技术的超快光学调控铺平了道路。相关工作发表在《Nature communications》上。（袁铭谦）

       文章链接：M. Da?browski, S. Guo, M. Strungaru, et al. All-optical control of spin in a 2D van der Waals magnet. Nat. Commun. 13, 5976 (2022). https://doi.org/10.1038/s41467-022-33343-4