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Le processus de désaimantation rapide des couches magnétiques est un phénomène de plus en plus étudié, pour ses possibles applications dans le domaine du stockage de l’information. Les études sont le plus couramment effectuées avec des techniques pompe-sonde laser, et rarement couplées aux études de la structure électronique des matériaux. Des résultats obtenus sur la ligne TEMPO par des équipes française et italienne montrent que les propriétés électroniques et magnétiques peuvent être étudiées par spectroscopie de photoélectrons résolue en temps et en angle, dans des expériences pompe-sonde laser utilisant comme sonde le rayonnement synchrotron de SOLEIL.
Les expériences ont été réalisées avec la structure temporelle hybride actuellement disponible à SOLEIL et l'analyseur d'énergie des électrons de la ligne de lumière TEMPO. La géométrie de l’expérience est indiquée dans la figure 1.
Les impulsions laser de 50 fs provenant d'un Coherent REGA 9040 et les impulsions de rayons X mous de la ligne de lumière TEMPO sont synchronisées et spatialement superposées à la surface de l'échantillon. Les taches focales laser et synchrotron sont respectivement de 300 microns et 150 microns. Les expériences sont réalisées en ultra vide dans un environnement de science des surfaces. Les couches de Gd sont épitaxiées sur un substrat de W(110). La désaimantation de la couche de 20 nm de Gd (0001) a été mesurée en utilisant le dichroïsme magnétique circulaire au seuil M4,5 du Gd en détectant les modifications du signal Auger MVV. Les modifications induites dans la magnétisation de la couche de Gd en fonction du temps sont présentées dans la figure 2 : une désaimantation complète du Gd est observée avec des impulsions laser à une fréquence de répétition de 141 KHz.
Représentation schématique de l'environnement de l'échantillon et géométrie expérimentale dans la chambre UHV de photoémission de la ligne de lumière TEMPO.
Comportement résolu en temps de la magnétisation de la couche de Gd(0001) obtenu en intégrant le dichroïsme circulaire magnétique Auger résonant sur le seuil M5 du Gd. La courbe bleue indique la largeur de la sonde rayonnement synchrotron.