自旋泵浦效应可以在无需外加偏压电场下实现自旋流的产生及其向邻近非磁层的高效自旋流注入，是当前自旋电子学领域的研究热点之一。过去的研究表明，施加在铁磁薄膜的表面声波，在磁弹耦合效应下可驱动铁磁薄膜的铁磁共振并通过自旋泵浦效应实现向近邻非磁金属层的自旋注入。近年的理论和实验工作发现，铁磁薄膜中磁激发的自旋角动量可以转移到横向声学声子从而产生自旋极化的声波、或声子自旋流，由于声波具有比自旋波更低的阻尼损耗和更长的传输距离，这为通过磁弹耦合效应进行长程自旋转移与操纵提供了新的物理实现方案。

为了研究相干声子与磁振子的激发及其耦合相关效应，中科院半导体研究所宋琳与闫炜同学在张新惠研究员指导下开展了分子束外延生长在GaAs衬底上的Co2FeAl铁磁薄膜磁化动力学特别是磁阻尼性质的研究，这一工作的合作者包括中科院半导体研究所的王海龙副研究员、赵建华研究员。本工作利用时间分辨磁光克尔与瞬态反射谱技术，通过Co2FeAl铁磁薄膜在飞秒超短激光脉冲作用下的全光激发磁化进动与相干声子响应分析，观察到Co2FeAl/GaAs异质结中本应不随外磁场变化的本征磁阻尼常数，在磁化进动频率与相干纵向声子频率共振时具有异常的增大。分析认为这一实验结果来自于磁弹耦合效应下、Co2FeAl铁磁薄膜中的自旋激发向纵向声子的相干能量转移在二者频率接近时被共振增强。这为未来实现集体自旋激发向声波的自旋角动量与能量高效转移提供了实验支持，对基于自旋转移与操控的新型自旋电子器件设计具有基础物理参考价值。

图1. 在1.15T外场条件下，3nm厚Co2FeAl薄膜的TR-MOKE响应及其最佳拟合结果（红色实线）。插图显示了应用外部磁场的示意图。

Resonant enhancement of magnetic damping driven by coherent acoustic phonons in thin Co2FeAl film epitaxied on GaAs

Lin Song, Wei Yan, Hailong Wang, Jianhua Zhao, Xinhui Zhang

J. Semicond. 2021, 42(3): 032501

doi: 10.1088/1674-4926/42/3/032501

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