本课题研究决定光磁混合存储极限密度和极限磁写入速度的关键参数及其影响因素,为发展高分辨率高速影响的垂直磁记录和超高密度高速光-磁混合存储器件提供重要的参考,因为具有重要的科学和实际意义。本课题建立飞秒时间分辨和双纳米光纤探针近场泵浦的探测系统,并用于垂直磁记录膜的激光辅助磁记录的空间分辨实验研究。
利用SIL近场光学和共焦扫描技术,建立起具有100nm空间分辨率的Kerr显微光谱系统。利用此系统研究了FePt颗粒膜、连续膜和GdFeCo薄膜的空间分辨能力。发现FePt颗粒膜的空间分辨能力好于100nm,而连续膜的约100nm,GdFeCo膜的约200nm。研制成功磁场强度近万Oe,变化频率数千赫兹的交变强磁场发生器,并实现由飞秒激光脉冲同步触发;发展了光-磁同步动态磁偏置时间分辨泵浦-探测Kerr光谱技术与实验装置,并应用于TbFeCo、FePt和GdFeCo铁磁薄膜的磁化动力学研究。发现传统的时间延迟静态Kerr回线环与我们的时间延迟动态Kerr回线环具有完全不同的特征。后者显示光加热后矫顽力并不是瞬间减小,而是逐渐减小,显示新的有垒超快磁化翻转机制。首次实验观测到了FePt和GdFeCo的真正热磁写超快磁化翻转动力学。发现它们的完全磁化翻转时间在数百皮秒,因而几GBits/s的热磁写速率是可行。研究了光的偏振对FePt薄膜的光感应磁化动力学,但未能观察到光子角动量与磁系统交换引起的附加动力学效应。此外,还研究了半导体中电子自旋极化与相干弛豫动力学及亚十飞秒激光脉冲产生。