ひずみの解放によって自立型SrRuO₃膜の消磁が高速化(Strain Release Speeds Up Demagnetization in Freestanding SrRuO₃ Membranes)

2026-10-20 合肥物質科学研究院(HFIPS)

中国科学院合肥物質科学研究院と南京大学の研究チームは、酸化物スピントロニクスの重要材料であるルテニウム酸ストロンチウム(SrRuO₃)の超高速磁化ダイナミクスにおいて、基板によるひずみと界面の熱移動が異なる役割を果たすことを明らかにした。厚さ約20 nmの薄膜について、基板から剥離した自立膜と基板上の膜を作製し、時間分解磁気光学カー効果分光法でレーザー照射後の磁化変化を比較した。その結果、自立膜では磁化が約1ピコ秒以内に一段階で消失し、基板上の膜より消磁速度が約2倍になった。これは、ひずみの解放によって磁気モーメントが減少するためと解析された。一方、自立膜と基板の間にあるナノメートル規模の隙間は熱移動を妨げ、磁化の回復を遅らせることも判明した。本成果は、ひずみと界面熱輸送を制御することによる高速磁気デバイスの設計に役立つ知見である。研究成果は学術誌 Small に掲載された。

ひずみの解放によって自立型SrRuO₃膜の消磁が高速化(Strain Release Speeds Up Demagnetization in Freestanding SrRuO₃ Membranes)
Ultrafast magnetization dynamics and interfacial schematics of freestanding and epitaxial SrRuO3 films. (Image by LU Qinwen)

<関連情報>

歪み制御された超高速スピンダイナミクスにより、フレキシブルスピントロニクス向けSrRuO₃膜における磁化と熱輸送の分離が明らかに Strain-Engineered Ultrafast Spin Dynamics Revealing Decoupled Magnetization and Heat Transport in SrRuO3 Membranes for Flexible Spintronics

Qinwen Lu, Bo Hao, Yifan Ren, Zhou Wang, Biwen Huang, Yuefeng Nie, Zhigao Sheng
Small  Published: 15 July 2026
DOI:https://doi.org/10.1002/smll.74613

ABSTRACT

Releasing complex oxides from rigid substrates eliminates clamping effects and enables strain engineering, yet the impact of this freestanding architecture on ultrafast spin dynamics remains elusive. We report that strain relaxation in freestanding SrRuO3 membranes reduces saturation magnetization to 0.73 µB/Ru while enhancing the Curie temperature to 160 K. Time-resolved magneto-optical Kerr effect spectroscopy reveals distinct single-step demagnetization kinetics (∼1 ps) in membranes, contrasting with the slower two-step process in epitaxial films. Microscopic three-temperature model simulations attribute this to reduced magnetization, which requires fewer spin-flip scattering events and doubles the demagnetization rate factor. Additionally, we demonstrate that the underlying interfacial nanogap acts as a near-ideal thermal barrier, significantly delaying the slow remagnetization process. These findings elucidate the interplay between lattice strain and spin relaxation, identifying freestanding membranes as a promising platform for decoupling magnetic and thermal transport in energy-efficient flexible spintronics.

0703金属材料
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