原子级薄层 CrI$_3$ 中二维磁子的直接观测
介观与纳米尺度物理
2020-08-11 v1 材料科学
摘要
剥离的三碘化铬（CrI）是一种层状范德瓦耳斯（vdW）磁性绝缘体，由铁磁层通过反铁磁层间交换耦合而成。由此产生的磁构型排列与底层晶体对称性相结合，产生了在二维（2D）极限下独有的可调磁光现象。本文中，我们报道通过磁拉曼光谱直接观测二维磁子，其光学选择定则严格由原子级薄层 CrI 的蜂窝晶格与磁态决定。在单层中，我们观测到约 0.3 meV 的声学磁子模式，其交叉圆偏振选择定则与磁化方向锁定。这些独特的选择定则源于光子与磁子角动量的离散守恒，由三重旋转对称性决定，类似于旋转意义上的 Umklapp 散射。在双层中，通过在层间反铁磁与类铁磁态之间调控，我们观测到两种磁子模式的切换。双层结构还使得约 17 meV（~4.2 THz）的光学磁子模式具有拉曼活性，而该模式在单层中原本是拉曼静默的。基于这些测量，我们定量提取了自旋波能隙、磁各向异性、层内与层间交换常数，并确立二维磁体作为探索磁子物理的新体系。
引用
@article{arxiv.2001.07025,
title = {Direct observation of 2D magnons in atomically thin CrI$_3$},
author = {John Cenker and Bevin Huang and Nishchay Suri and Pearl Thijssen and Aaron Miller and Tiancheng Song and Takashi Taniguchi and Kenji Watanabe and Michael A. McGuire and Di Xiao and Xiaodong Xu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2001.07025},
year = {2020}
}