Modeling of ultrafast laser-induced magnetization dynamics within the Landau-Lifshitz-Bloch approach

A thesis submitted for the degree of Philosophiae Doctor (PhD), in Physics, on 21st June 2012.
El objetivo de esta tesis ha sido por tanto, avanzar en el conocimiento de los procesos microscópicos relevantes que se producen en la escala de tiempo del femtosegundo incluyendo la dinámica de los electrones, fonones y las ondas de espines de frecuencia THz. Esto nos ha permitido comprender las velocidades de desimanación ultrarrápidas: la desimanación a fs, la recuperación a ps y la amortiguación precesional a 100 ps. En resumen, en la presente tesis hemos realizado el siguiente trabajo: • Desarrollo de modelos de la dinámica de la imanación válidos en todo el rango de temperaturas. El modelo está basado en la ecuación LLB para materiales ferromagnéticos y en el modelo 2T para la evolución temporal de las temperaturas electrónicas y de la red. • Comparación del modelo con experimentos de velocidad de desimanación ultrarrápida en Ni y Gd, permitiendo dar sentido físico a las velocidades de desimanación ultrarrápidas. • Desarrollo del modelo macroscópico para materiales ferrimagnéticos y antiferromagnéticos. El modelo está basado en los mecanismos térmicos; está derivado de forma similar a la ecuación LLB para materiales ferromagnéticos y verificado mediante simulaciones atomísticas, para después aplicarlo los parámetros específicos del material ferrimagnético GdFeCo. • Introdución, en el modelo de cálculos atomísticos, de correlaciones temporales en el ruido térmico (ruido coloreado). A partir de este nuevo modelo atomístico generalizamos el modelo micromagnético basado en la ecuación LLB para ruido blanco en un modelo LLB para ruido coloreado.