2017年，科學(xué)家在二維范德瓦爾斯（vdW）材料中發(fā)現(xiàn)了長程磁有序可以在單原子層厚度維持穩(wěn)定存在，該發(fā)現(xiàn)為二維vdW自旋電子器件的實(shí)現(xiàn)提供了理想的材料平臺。為構(gòu)建新型的高速自旋電子學(xué)器件，研究vdW磁性體系的超快自旋動(dòng)力學(xué)行為十分必要。

　　圍繞二維磁性材料自旋動(dòng)力學(xué)這一前沿方向，合肥研究院及其合作者依托穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場大科學(xué)裝置超導(dǎo)磁體SM1及超快光學(xué)系統(tǒng)，利用強(qiáng)磁場下的超快磁光技術(shù)（TR-MOKE），對二維vdW半導(dǎo)體Cr₂Ge₂Te₆、二維vdW金屬Fe₃GeTe₂以及三維金屬Cr₃Te₄在強(qiáng)磁場下的光誘導(dǎo)自旋動(dòng)力學(xué)過程進(jìn)行了詳盡地對比性研究。研究發(fā)現(xiàn)，二維vdW磁性材料的再生磁化速度明顯慢于三維材料。更重要的是，科研人員在國際上首次發(fā)現(xiàn)Cr₂Ge₂Te₆具有超長的自旋弛豫行為，即在超快退磁后3500 ps（1ps=10-12s）的時(shí)間尺度內(nèi)磁性無明顯恢復(fù)。模型分析與實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果揭示了晶格維度和熱擴(kuò)散各向異性對二維磁性材料的自旋動(dòng)力學(xué)起關(guān)鍵作用。

　　該研究有效拓展了二維磁性的研究領(lǐng)域，進(jìn)一步揭示了二維vdW磁性的維度特異性，為其在高頻器件領(lǐng)域的應(yīng)用提供了研究基礎(chǔ)。

　　研究工作得到國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、中科院前沿科學(xué)重點(diǎn)研究計(jì)劃項(xiàng)目等的支持。

　　論文鏈接 

（a）三個(gè)樣品的TR-MOKE信號。（b）Cr2Ge2Te6在不同時(shí)間延遲下的磁光克爾磁滯曲線。（c）三種模型在激光激發(fā)后的自旋弛豫示意圖。其中，κ表示熱導(dǎo)率，紅色區(qū)域表示自旋無序，藍(lán)色區(qū)域表示自旋有序。