Published March 18, 2020 | Version v1
Publication Open

Exploring Large Chiral Domain Patterns Generated in Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> Films with High Intensity Laser Induced Giant Magnetic Field Pulse

Creators

  • 1. Indian Institute of Technology Kanpur
  • 2. Tata Institute of Fundamental Research

Description

We report the observation of magnetic domain formation and reorientation in a Fe 2 O 3 magnetic tape by intense laser induced high magnetic field.Earlier reports have shown that high intensity lasers (femtosecond, terawatt) can create relativistic electron jets in a solid which can generate Mega Gauss magnetic field pulses.Irradiation of such laser pulse on pre-magnetized iron/iron-oxide films creates large domain formation.The magnetic domains are imaged through Magneto-optical imaging technique based on Faraday Effect.We see that the intense laser induced domain formation depends on the laser power and that a threshold laser power is required for nucleating the large domain.With micro-magnetic simulations involving LLG equations we study the magnetization dynamics of the magnetic films under high magnetic pulse.Comparison of the results with the simulations indicates the formation of the observed domain patterns due to the transient effect of the azimuthal magnetic field pulse.We believe our work holds the potential to explore different routes towards efficient ways of encoding magnetic information which may be useful for magnetic memory devices.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

نبلغ عن مراقبة تشكيل المجال المغناطيسي وإعادة توجيهه في شريط مغناطيسي من الحديد 2 O 3 عن طريق المجال المغناطيسي العالي المستحث بالليزر المكثف. وقد أظهرت تقارير سابقة أن الليزر عالي الكثافة (فيمتو ثانية، تيراواط) يمكن أن يخلق نفاثات إلكترونية نسبية في مادة صلبة يمكن أن تولد نبضات المجال المغناطيسي للغاوس الضخم. إن تشعيع نبضات الليزر هذه على أغشية الحديد/أكسيد الحديد الممغنطة مسبقًا يخلق تكوينًا كبيرًا للمجال. يتم تصوير المجالات المغناطيسية من خلال تقنية التصوير المغناطيسي البصري بناءً على تأثير فاراداي. نرى أن تشكيل المجال المستحث بالليزر المكثف يعتمد على قوة الليزر وأن هناك حاجة إلى طاقة ليزر عتبية لنواة المجال الكبير. مع المحاكاة المغناطيسية الدقيقة التي تنطوي على معادلات LLG ندرس ديناميكيات المغنطة للأغشية المغناطيسية تحت النبضة المغناطيسية العالية. مقارنة النتائج مع المحاكاة تشير إلى تكوين أنماط المجال المرصودة بسبب التأثير العابر للمجال المغناطيسي. نعتقد أن عملنا يحمل طرقًا محتملة لاستكشاف طرق مختلفة نحو ترميز المعلومات المغناطيسية التي قد تكون مفيدة للأجهزة المغناطيسية.

Translated Description (French)

Nous rapportons l'observation de la formation et de la réorientation du domaine magnétique dans une bande magnétique de Fe 2 O 3 par un champ magnétique élevé intense induit par laser. Des rapports antérieurs ont montré que les lasers de haute intensité (femtoseconde, térawatt) peuvent créer des jets d'électrons relativistes dans un solide qui peut générer des impulsions de champ magnétique Mega Gauss. L'irradiation de ces impulsions laser sur des films de fer/oxyde de fer prémagnétisés crée une formation de domaine importante. Les domaines magnétiques sont imagés par une technique d'imagerie magnéto-optique basée sur l'effet Faraday. Nous voyons que la formation de domaine intense induite par laser dépend de la puissance laser et qu'une puissance laser de seuil est nécessaire pour nucléer le grand domaine. Avec des simulations micro-magnétiques impliquant des équations LLG, nous étudions la dynamique de magnétisation des films magnétiques sous une impulsion magnétique élevée. La comparaison des résultats avec les simulations indique la formation des motifs de domaine observés en raison de l'effet transitoire de l'impulsion de champ magnétique azimut. Nous pensons que notre travail a le potentiel d'explorer différentes voies vers des informations magnétiques de codage efficaces qui peuvent être utiles pour les dispositifs à mémoire magnétique.

Translated Description (Spanish)

Informamos sobre la observación de la formación y reorientación del dominio magnético en una cinta magnética de Fe2O3 mediante un intenso campo magnético alto inducido por láser. Los informes anteriores han demostrado que los láseres de alta intensidad (femtosegundos, teravatios) pueden crear chorros de electrones relativistas en un sólido que puede generar pulsos de campo magnético de Mega Gauss. La irradiación de dicho pulso láser en películas de hierro/óxido de hierro premagnetizadas crea una formación de dominio grande. Los dominios magnéticos se visualizan a través de la técnica de imagen magnetoóptica basada en el efecto Faraday. Vemos que la formación de dominio inducida por láser intenso depende de la potencia del láser y que se requiere una potencia de láser umbral para nuclear el dominio grande. Con simulaciones micromagnéticas que involucran ecuaciones LLG, estudiamos la dinámica de magnetización de las películas magnéticas bajo pulso magnético alto. La comparación de los resultados con las simulaciones indica la formación de los patrones de dominio observados debido al efecto transitorio del pulso de campo magnético azimutal. Creemos que nuestro trabajo tiene el potencial para explorar diferentes rutas hacia formas eficientes de codificación de información magnética que pueden ser útiles para dispositivos de memoria magnética.

Files

JPSCP.30.011186.pdf

Files (15.9 kB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:5a5334cbed6c592581eb98f3627c8a26
15.9 kB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
استكشاف أنماط المجال اللولبي الكبيرة المتولدة في أفلام الحديد<sub>2</sub>O<sub>3</sub> ذات نبض المجال المغناطيسي العملاق المستحث بالليزر عالي الكثافة
Translated title (French)
Exploration de grands motifs de domaine chiral générés dans des films de Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> avec une impulsion de champ magnétique géant induite par laser de haute intensité
Translated title (Spanish)
Exploración de grandes patrones de dominio quirales generados en películas de<sub></sub> <sub>Fe2O3</sub> con pulso de campo magnético gigante inducido por láser de alta intensidad

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3011202764
DOI
10.7566/jpscp.30.011186

Is supplement to
https://openalex.org/W47402141 (Other)
https://openalex.org/W2382505436 (Other)
https://openalex.org/W2374288014 (Other)
https://openalex.org/W2085493965 (Other)
https://openalex.org/W2040032926 (Other)
https://openalex.org/W2037420418 (Other)
https://openalex.org/W2030925914 (Other)
https://openalex.org/W2010627921 (Other)
https://openalex.org/W1991877443 (Other)
https://openalex.org/W1480631055 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
India

References

  • https://openalex.org/W1975575815
  • https://openalex.org/W1976449139
  • https://openalex.org/W1977602158
  • https://openalex.org/W1981040167
  • https://openalex.org/W1983231279
  • https://openalex.org/W2018477654
  • https://openalex.org/W2020670805
  • https://openalex.org/W2036700732
  • https://openalex.org/W2045199537
  • https://openalex.org/W2067266898
  • https://openalex.org/W2068358165
  • https://openalex.org/W2114814950
  • https://openalex.org/W2136869252
  • https://openalex.org/W2138233374
  • https://openalex.org/W2138483754
  • https://openalex.org/W2142805504
  • https://openalex.org/W2538115820