太赫兹磁共振椭偏术中的 Bloch 方程

本文提出了一种源自核磁矩 Bloch 运动方程的广义方法，用于对具有磁共振的材料的电磁磁导率张量中的频率、磁场、自旋密度和温度依赖性进行建模。所得的张量模型预测了特征偏振特征，例如，可以在跨越磁共振时测得的全偏振分辨 Mueller 矩阵元光谱中作为频率、磁场、磁矩密度和温度的函数观察到这些特征。结合热力学考量和磁本征值谱的适当 Hamiltonian 描述，通过将广义模型方法与实验数据进行比较，可以获得零频磁化强度、光谱幅度分布、弛豫时间常数以及磁矩密度的几何取向参数等重要参数。我们通过将模型计算与在太赫兹光谱范围内、斜入射角下测得的全 Mueller 矩阵元光谱进行比较，演示了我们的方法，这些光谱是在掺铁纤锌矿结构 GaN 中观察到的电子自旋共振五重态跃迁中测得的。测量是通过椭偏术进行的，使用了超导低温恒温器磁体，磁场为 7.23 T，温度为 20 K 和 30 K。我们详细描述了与 S = 5/2 缺陷系统中每个零场分裂自旋跃迁相关的线性和圆双折射与二向色性的出现。我们推导了磁化率函数的光谱依赖性，并获得了自旋 Hamiltonian 的温度和磁场依赖性。我们的模型正确预测了在正负磁场下，归一化 Mueller 矩阵的 15 个独立元素中观察到的偏振特征的复杂性。