Ultrafast control of spin dynamics via phonons in nanoscale insulating magnets

Le sujet de thèse porte sur l’étude du couplage entre les phonons (vibrations du réseau cristallin) et l’aimantation dans des isolants magnétiques fins (grenats, orthoferrites, spinnels), sous contrainte epitaxiale grâce à des impulsions lasers femtoseconde. L’objectif est de contrôler de manière efficace l’aimantation grâce aux phonons. L’utilisation d’impulsion laser femtosecondes permet d’agir sur l’aimantation à des échelles de temps de l’ordre de la ps. Dans des isolants magnétiques sous contrainte épitaxiale, nous avons démontré que ces impulsions lasers permettent d’agir sur les propriétés magnétiques (par exemple la fréquence de précession de l’aimantation) de ces couches minces en modifiant la contrainte de manière quasi statique [1]. Dans des hétérostructures métal/isolant une onde de contrainte propagative permet d’induire une dynamique d’aimantation à haute fréquence [2,3]. Des études sur des multicouches métalliques ont démontré la possibilité de contrôler les propriétés (amplitude, phase) des ondes de contraintes générées par impulsion laser [4,5]. En se basant sur ces résultats prometteurs du couplage spin-phonons nous souhaiterions explorer ces mécanismes dans : 

• des couches minces optimisées pour lesquelles la contrainte joue un rôle majeur dans la définition des axes de facile aimantation 
• dans des hétérostructures métalliques déposées sur des isolants minces optimisées pour générer des ondes de contrainte de large amplitude.

[1] Soumah, et al. Physical Review Letters 127.7 (2021): 077203.

[2] Deb et al, Physical Review B 103.2 (2021): 024411.

[3] Zeuschner et al. Physical Review B 106.13 (2022): 134401.

[4] Jarecki, J., et al. Commun Phys 7.1 (2024) :112

[5] Mattern, M., et al. Photoacoustics 30 (2023): 100463