CuB$_2$O$_4$中反磁性非局域性光发射
材料科学
2025-09-23 v1
摘要
光发射的非局域性，即辐射强度随两个相反传播方向而异，是固体中罕见现象，因为其需要破坏关于时间反演的晶体对称性。通过应用磁场或磁有序性可实现时间反演对称性的破坏。我们对CuBO这种非中心称正四方反磁体的光致发光(PL)非局域性进行详尽的理论与实验研究，该效应在温度低于Néel相变温度~K时达到80%。该效应观察于三个极窄的激子和激子-磁子PL线，这些线与Cu离子在磁性亚系统中的Frenkel激子有关。在某些几何构型下，特别是CuBO的共轨反磁相以及其他具有无共轨自旋有序相中，观察到非局域性发射的显著表现。根据CuBO的磁性对称性，仅在光传播沿(001)平面内的特定方向时观察到非局域性发射。对Cu离子负责的PL的初始态与终态波函数进行严格的量子力学分析，涵盖晶轴和施加磁场的各种实验几何构型。分析表明，CuBO中Frenkel激子发射的非局域性源于Cu离子自旋反磁有序的电偶极和磁偶极跃迁之间的干涉，与实验数据良好一致。
引用
@article{arxiv.2509.17009,
title = {Antiferromagnetic nonreciprocity of light emission in CuB$_2$O$_4$},
author = {A. R. Nurmukhametov and D. R. Yakovlev and V. Yu. Ivanov and D. Kudlacik and M. V. Eremin and R. V. Pisarev and M. Bayer},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.17009},
year = {2025}
}