Is terahertz emission a good probe of the spin current attenuation length?

自旋电子学 太赫兹辐射 衰减 衰减长度 材料科学 自旋(空气动力学) 表征(材料科学) 扩散 凝聚态物理 光电子学 光学 物理 纳米技术 铁磁性 热力学
作者
Jon Gorchon,Stéphane Mangin,Michel Hehn,Gregory Malinowski
出处
期刊:Applied Physics Letters [American Institute of Physics]
卷期号:121 (1): 012402-012402
标识
DOI:10.1063/5.0097448
摘要

Terahertz (THz) emission from magnetic films has recently become an important characterization tool of spintronic properties, particularly since no patterning is required. One such property of interest is the spin-current attenuation length. When separating a magnetic film from a spin-to-charge converter with a light metal, the emitted intensity reduces almost exponentially with the thickness of the spacer. However, the extracted characteristic length is more than an order of magnitude smaller than the spin diffusion length measured in equilibrium. In this work, we experimentally and theoretically demonstrate that most of the observed decay in the THz emission is of optical (THz) origin. We are able to estimate a spin current attenuation length for Cu of ∼50 nm in much closer agreement with spin diffusion length measurements. We conclude that THz emission remains a powerful characterization technique, but due to the high number of intricate conversion mechanisms, and most importantly, due to the high sensitivity to changes in the optical properties, extracting absolute numbers for spintronic phenomena remains extremely challenging.
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