通过超快晶格激发解析亚铁磁绝缘体中的自旋-声子热平衡
材料科学
2018-10-02 v2 其他凝聚态物理
摘要
为了在超快时间尺度上控制磁序，需要对电子自旋如何与周围晶格相互作用有基本的了解。然而，即使是对自旋-声子热平衡等基本集体过程的测量和分析也一直具有挑战性。在此，我们直接探测了模型绝缘亚铁磁体钇铁石榴石中能量和角动量的流动。在超快共振晶格激发之后，我们观察到磁序在 1 ps 和 100 ns 的不同时间尺度上减弱。温度依赖性测量、自旋耦合分析和模拟表明，这两种动力学直接反映了自旋-声子热平衡的两个阶段。在 1 ps 尺度上，自旋和声子通过声子诱导的交换作用调制在能量方面达到准平衡。该机制导致亚铁磁体的两个自旋子晶格发生相同的退磁，并出现一种温度升高但总磁化强度保持不变的新型亚铁磁态。最后，在慢得多的 100 ns 尺度上，过剩的自旋角动量释放到晶格中，从而实现完全平衡。我们的发现适用于所有绝缘亚铁磁体，并表明通过声子进行自旋操纵（包括自旋 Seebeck 效应）可以扩展到反铁磁体并进入太赫兹频率范围。
引用
@article{arxiv.1710.02700,
title = {Dissecting spin-phonon equilibration in ferrimagnetic insulators by ultrafast lattice excitation},
author = {Sebastian F. Maehrlein and Ilie Radu and Pablo Maldonado and Alexander Paarmann and Michael Gensch and Alexandra M. Kalashnikova and Roman V. Pisarev and Martin Wolf and Peter M. Oppeneer and Joseph Barker and Tobias Kampfrath},
journal= {arXiv preprint arXiv:1710.02700},
year = {2018}
}
备注
15 pages, 5 figures