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B11: Multiferroische Dynamik an oxidischen Grenzflächen

An der Grenzfläche zwischen einem Ferroelektrikum (FE) und einem metallischen Ferromagneten (FM) kann sich eine nicht-kollineare Spin-Ordnung auf der Skala der Spin-Diffusionslänge bilden. Das mit der Nicht-Kollinearität einhergehende Eichpotenzial führt zu einer Spin-Bahn-Kopplung, die Auswirkungen auf die Magnetisierungsdynamik, Ladungstransport und magnetooptische Eigenschaften hat.

In diesem Experiment-Theorie-Projekt soll zunächst die aufgrund der FM/FE-Kopplung erzeugte nicht-kollineare Spinstruktur anhand des magneto-optischen Kerr-Effekts untersucht werden. So soll die Abhängigkeit der magnetoelektrischen Kopplung von Materialeigenschaften, wie der Spin-Diffusionslänge quantifiziert werden.

Ein weiteres Ziel ist die Untersuchung der ultraschnellen Dynamik der FE-Polarisation. Ein optischer Zugang zur FE-Polarisation erhalten wir über die Phase des Lichts der zweiten Harmonischen (SHG).

Das Umschalten der FE-Schicht erfolgt mit Hilfe von elektrischen Pulsen. Ein weiteres Ziel ist der Einsatz von hochintensiven THz-Pulsen zum Umschalten der FE-Polarisation. In Bilagen soll im Experiment die FE/FM-Kopplung auf ultraschneller Zeitskala beim Umschalten der FE-Polarisation anhand von Kerr- und SHG-Signalen direkt verfolgt werden.