Experiments of time-resolved x-ray magnetic circular dichroism (Tr-XMCD) and resonant x-ray scattering at a beamline BL07LSU in SPring-8 with a time-resolution of under 50 ps are presented. A micro-channel plate is utilized for the Tr-XMCD measurements at nearly normal incidence in both the partial electron and total fluorescence yield (PEY and TFY) modes at the L2,3 absorption edges of the 3d transition-metals in the soft x-ray region. The ultrafast photo-induced demagnetization within 50 ps is observed on the dynamics of a magnetic material of FePt thin films, having a distinct threshold of the photon density. The spectrum in the PEY mode is less-distorted at both the L2,3 edges compared with that in the TFY mode and has the potential to apply the sum rule analysis for XMCD spectra in pump-probed experiments.
References
1.
E.
Beaurepaire
, J.-C.
Merle
, A.
Daunois
, and J.-Y.
Bigot
, Phys. Rev. Lett.
76
, 4250
(1996
).2.
Photoinduced Phase Transitions
, edited by K.
Nasu
(World Scientific
, Singapore
, 2004
).3.
A.
Kirilyuk
, A. V.
Kimel
, and T.
Rasing
, Rev. Mod. Phys.
82
, 2731
(2010
), and reference therein.4.
B.
Koopmans
, G.
Malinowski
, F.
Dalla Longa
, D.
Steiauf
, M.
Fähnle
, T.
Roth
, M.
Cinchetti
, and M.
Aeschlimann
, Nat. Mater.
9
, 259
–265
(2010
).5.
C.
Thomsen
, H. T.
Grahn
, H. J.
Maris
, and J.
Tauc
, Phys. Rev. B
34
, 4129
(1986
).6.
E.
Jal
, V.
López-Flores
, N.
Pontius
, C.
Schüßler-Langeheine
, T.
Ferté
, N.
Bergeard
, C.
Boeglin
, B.
Vodungbo
, J.
Lüning
, and N.
Jaouen
, e-print arXiv:1701.01375v1.7.
M.
Saes
, C.
Bressler
, R.
Abela
, D.
Grolimund
, S. L.
Johnson
, P. A.
Heimann
, and M.
Chergui
, Phys. Rev. Lett.
90
, 047403
(2003
).8.
A.
Cavalleri
, M.
Rini
, H. H. W.
Chong
, S.
Fourmaux
, T. E.
Glover
, P. A.
Heimann
, J. C.
Kieffer
, and R. W.
Schoenlein
, Phys. Rev. Lett.
95
, 067405
(2005
).9.
C.
Stamm
, T.
Kachel
, N.
Pontius
, R.
Mitzner
, T.
Quast
, K.
Holldack
, S.
Khan
, C.
Lupulescu
, E. F.
Aziz
, M.
Wietstruk
, H. A.
Dürr
, and W.
Eberhardt
, Nat. Mater.
6
, 740
–743
(2007
).10.
C.
Boeglin
, E.
Beaurepaire
, V.
Halté
, V.
López-Flores
, C.
Stamm
, N.
Pontius
, H. A.
Dürr
, and J.-Y.
Bigot
, Nature
465
, 458
–461
(2010
).11.
K.
Holldack
, J.
Bahrdt
, A.
Balzer
, U.
Bovensiepen
, M.
Brzhezinskaya
, A.
Erko
, A.
Eschenlohr
, R.
Follath
, A.
Firsov
, W.
Frentrup
, L.
Le Guyader
, T.
Kachel
, P.
Kuske
, R.
Mitzner
, R.
Müller
, N.
Pontius
, T.
Quast
, I.
Radu
, J.-S.
Schmidt
, C.
Schüßler-Langeheine
, M.
Sperling
, C.
Stamm
, C.
Trabant
, and A.
Föhlisch
, J. Synchrotron Radiat.
21
, 1090
(2014
).12.
Sh.
Yamamoto
, M.
Taguchi
, T.
Someya
, Y.
Kubota
, S.
Ito
, H.
Wadati
, M.
Fujisawa
, F.
Capotondi
, E.
Pedersoli
, M.
Manfredda
, L.
Raimondi
, M.
Kiskinova
, J.
Fujii
, P.
Moras
, T.
Tsuyama
, T.
Nakamura
, T.
Kato
, T.
Higashide
, S.
Iwata
, S.
Yamamoto
, S.
Shin
, and I.
Matsuda
, Rev. Sci. Instrum.
86
, 083901
(2015
).13.
D. J.
Higley
, K.
Hirsch
, G. L.
Dakovski
, E.
Jal
, E.
Yuan
, T.
Liu
, A. A.
Lutman
, J. P.
MacArthur
, E.
Arenholz
, Z.
Chen
, G.
Coslovich
, P.
Denes
, P. W.
Granitzka
, P.
Hart
, M. C.
Hoffmann
, J.
Joseph
, L.
Le Guyader
, A.
Mitra
, S.
Moeller
, H.
Ohldag
, M.
Seaberg
, P.
Shafer
, J.
Stöhr
, A.
Tsukamoto
, H.-D.
Nuhn
, A. H.
Reid
, H. A.
Dürr
, and W. F.
Schlotter
, Rev. Sci. Instrum.
87
, 033110
(2016
).14.
C.
Bostedt
, S.
Boutet
, D. M.
Fritz
, Z.
Huang
, H.
Ja Lee
, H. T.
Lemke
, A.
Robert
, W. F.
Schlotter
, J. J.
Turner
, and G. J.
Williams
, Rev. Mod. Phys.
88
, 015007
(2016
).15.
K.
Holldack
, N.
Pontius
, E.
Schierle
, T.
Kachel
, V.
Soltwisch
, R.
Mitzner
, T.
Quast
, G.
Springholz
, and E.
Weschke
, Appl. Phys. Lett.
97
, 062502
(2010
).16.
I.
Radu
, K.
Vahaplar
, C.
Stamm
, T.
Kachel
, N.
Pontius
, H. A.
Dürr
, T. A.
Ostler
, J.
Barker
, R. F. L.
Evans
, R. W.
Chantrell
, A.
Tsukamoto
, A.
Itoh
, A.
Kirilyuk
, Th.
Rasing
, and A. V.
Kimel
, Nature
472
, 205
–208
(2011
).17.
M.
Wietstruk
, A.
Melnikov
, C.
Stamm
, T.
Kachel
, N.
Pontius
, M.
Sultan
, C.
Gahl
, M.
Weinelt
, H. A.
Dürr
, and U.
Bovensiepen
, Phys. Rev. Lett.
106
, 127401
(2011
).18.
A.
Eschenlohr
, M.
Battiato
, P.
Maldonado
, N.
Pontius
, T.
Kachel
, K.
Holldack
, R.
Mitzner
, A.
Föhlisch
, P. M.
Oppeneer
, and C.
Stamm
, Nat. Mater.
12
, 332
(2013
).19.
T.
Tsuyama
, S.
Chakraverty
, S.
Macke
, N.
Pontius
, C.
Schüßler-Langeheine
, H. Y.
Hwang
, Y.
Tokura
, and H.
Wadati
, Phys. Rev. Lett.
116
, 256402
(2016
).20.
M.
Ogawa
, S.
Yamamoto
, Y.
Kousa
, F.
Nakamura
, R.
Yukawa
, A.
Fukushima
, A.
Harasawa
, H.
Kondoh
, Y.
Tanaka
, A.
Kakizaki
, and I.
Matsuda
, Rev. Sci. Instrum.
83
, 023109
(2012
).21.
S.
Yamamoto
and I.
Matsuda
, J. Phys. Soc. Jpn.
82
, 021003
(2013
).22.
O.
Kfir
, P.
Grychtol
, E.
Turgut
, R.
Knut
, D.
Zusin
, D.
Popmintchev
, T.
Popmintchev
, H.
Nembach
, J. M.
Shaw
, A.
Fleischer
, H.
Kapteyn
, M.
Murnane
, and O.
Cohen
, Nat. Photonics
9
, 99
–105
(2015
).23.
C. T.
Chen
, F.
Sette
, Y.
Ma
, and S.
Modesti
, Phys. Rev. B
42
, 7262
(1990
).24.
B. T.
Thole
, P.
Carra
, F.
Sette
, and G.
van der Laan
, Phys. Rev. Lett.
68
, 1943
(1992
).25.
J. T.
Lau
, A.
Föhlisch
, R.
Nietubyć
, M.
Reif
, and W.
Wurth
, Phys. Rev. Lett.
89
, 057201
(2002
).26.
L.
Tröger
, D.
Arvanitis
, K.
Baberschke
, H.
Michaelis
, U.
Grimm
, and E.
Zschech
, Phys. Rev. B
46
, 3283
(1992
).27.
A. J.
Achkar
, T. Z.
Regier
, H.
Wadati
, Y.-J.
Kim
, H.
Zhang
, and D. G.
Hawthorn
, Phys. Rev. B
83
, 081106(R)
(2011
).28.
C. L.
Platt
, K. W.
Wierman
, E. B.
Svedberg
, R.
van de Veerdonk
, J. K.
Howard
, A. G.
Roy
, and D. E.
Laughlin
, J. Appl. Phys.
92
, 6104
(2002
).29.
T.
Shima
, K.
Takanashi
, Y. K.
Takahashi
, and K.
Hono
, Appl. Phys. Lett.
81
, 1050
(2002
).30.
T.
Seki
, H.
Iwama
, T.
Shima
, and K.
Takanashi
, J. Phys. D: Appl. Phys.
44
, 335001
(2011
).31.
S.
Bedanta
, T.
Seki
, H.
Iwama
, T.
Shima
, and K.
Takanashi
, Appl. Phys. Lett.
107
, 152410
(2015
).32.
H.
Iwama
, M.
Doi
, and T.
Shima
, Jpn. J. Appl. Phys., Part 1
55
, 07MC03
(2016
).33.
D.
Weller
, A.
Moser
, L.
Folks
, M. E.
Best
, W.
Lee
, M. F.
Tony
, M.
Schwickert
, J. U.
Thiele
, and M. F.
Doerner
, IEEE Trans. Magn.
36
, 10
(2000
).34.
D.
Weller
, O.
Mosendz
, H. J.
Richter
, G.
Parker
, S.
Pisana
, T. S.
Santos
, J.
Reiner
, O.
Hellwig
, B.
Stipe
, and B.
Terris
, “Sub-nanosecond heat assisted magnetic recording of FePt media
,” in Ultrafast Magnetism I
(Springer
, New York
, 2015
).35.
C.-H.
Lambert
, S.
Mangin
, B. S. D. Ch. S.
Varaprasad
, Y. K.
Takahashi
, M.
Hehn
, M.
Cinchetti
, G.
Malinowski
, K.
Hono
, Y.
Fainman
, M.
Aeschlimann
, and E. E.
Fullerton
, Science
345
, 1337
(2014
).36.
P.
Nieves
and O.
Chubykalo-Fesenko
, Phys. Rev. Appl.
5
, 014006
(2016
).37.
S.
Yamamoto
, Y.
Senba
, T.
Tanaka
, H.
Ohashi
, T.
Hirono
, H.
Kimura
, M.
Fujisawa
, J.
Miyawaki
, A.
Harasawa
, T.
Seike
, S.
Takahashi
, N.
Nariyama
, T.
Matsushita
, M.
Takeuchi
, T.
Ohata
, Y.
Furukawa
, K.
Takeshita
, S.
Goto
, Y.
Harada
, S.
Shin
, H.
Kitamura
, A.
Kakizaki
, M.
Oshima
, and I.
Matsuda
, J. Synchrotron Radiat.
21
, 352
–365
(2014
).38.
Results of the Tr-RSXS measurements will be reported elsewhere.
39.
J. L.
Wiza
, Nucl. Instrum. Methods
162
, 587
–601
(1979
).40.
See http://www.spring8.or.jp/en/users/operation_status/schedule/bunch_mode_b16 for more information about bunch configuration of SPring-8; accessed 15 November
2016
.41.
C. J.
Sun
, G. M.
Chow
, G. H.
Fecher
, J. S.
Chen
, H.-J.
Lin
, and Y.
Hwu
, Jpn. J. Appl. Phys., Part 1
45
, 2539
(2006
).42.
S.
Imada
, A.
Yamasaki
, S.
Suga
, T.
Shima
, and K.
Takanashi
, Appl. Phys. Lett.
90
, 132507
(2007
).43.
M. M.
Soares
, A. D.
Lamirand
, A. Y.
Ramos
, M.
De Santis
, and H. C. N.
Tolentino
, Phys. Rev. B
90
, 214403
(2014
).44.
N.
Kazantseva
, U.
Nowak
, R. W.
Chantrell
, J.
Hohlfeld
, and A.
Rebei
, Europhys. Lett.
81
, 27004
(2008
).45.
J.
Mendil
, P.
Nieves
, O.
Chubykalo-Fesenko
, J.
Walowski
, T.
Santos
, S.
Pisana
, and M.
Münzenberga
, Sci. Rep.
4
, 3980
(2014
).46.
J.
Kimling
, J.
Kimling
, R. B.
Wilson
, B.
Hebler
, M.
Albrecht
, and D. G.
Cahill
, Phys. Rev. B
90
, 224408
(2014
).© 2017 Author(s).
2017
Author(s)
You do not currently have access to this content.
