本网讯（材料科学与工程学部 物理学院）近日，材料科学与工程学部物理学院汤进教授团队与合作者实现了光偏振态对反铁磁磁振子激发的选择性调控，成果以“Selective Control of THz Magnon-Light Interactions via Light Polarization”为题，发表在期刊《Advanced Materials》上。
反铁磁体具有太赫兹频段超快自旋动力学、强抗干扰性与零杂散场特性，可用来发展新型高速度、高稳定性反铁磁自旋电子学器件。倾斜反铁磁RFeO3材料体系具有丰富的自旋相变与光磁相互作用，是研究反铁磁超快动力学的理想材料平台。在前期工作中，汤进教授系统研究了RFeO3与铁磁薄膜的界面磁耦合效应，并基于光调制界面磁耦合效应，实现了全温度区间内反铁磁太赫兹频段动力学的强激发【Advanced Materials 30: 1706439 (2018)】。
近期，汤进教授团队联合中国科学院物理研究所的何为/成昭华研究员以及武汉理工大学柯亚娇副教授，系统开展了Sm0.6Er0.4FeO3单晶中磁振子偏振依赖的拉曼散射研究。在磁振子-光相互作用过程中，磁振子产生（斯托克斯散射）与湮灭（反斯托克斯散射）的概率受磁圆双折射（MCB）和磁线双折射（MLB）独立贡献的限制，本质上是对称的。Sm0.6Er0.4FeO3材料中存在两种磁振子模式：准铁磁（qFM）模式呈现螺旋度保持、偏振无关散射；而准反铁磁（qAFM）模式则呈现螺旋度改变、强烈依赖于入射光偏振方向的散射。此外，通过温度调控自旋重取向转变可切换主导散射通道。
图1倾斜反铁磁中偏振控制的磁子-光相互作用
该工作首次在反铁磁体系中实现了磁圆双折射（MCB）与磁线双折射（MLB）的相干干涉调控。通过调节线偏振光极化方向，可选择性地完全抑制斯托克斯（磁振子产生）或反斯托克斯（磁振子湮灭）散射，获得超过20倍的不对称强度比，这一过程无需外加磁场。论文成果不仅验证了干涉型光-磁振子相互作用可拓展到太赫兹频段，为未来开发超高速、低功耗、无外场的太赫兹反铁磁振子学器件提供了新思路。
汤进教授为论文共同通讯作者，研究工作得到了教育部U40和基金委项目的资助。
论文链接：https://doi.org/10.1002/adma.74848
