表面磁极化子介导的自旋弛豫的极端增强
光学
2020-01-08 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
金属、半金属、半导体和极性绝缘体中的极化子凭借其对电磁能量的极端约束，为增强通常较弱的光-物质相互作用（如多极辐射、多光子自发发射、拉曼散射和材料非线性）提供了许多有前景的机会。这些高度受限的极化子本质上是准静电的，其大部分能量储存在电场中。因此，这些“电”极化子远未优化用于增强磁性质的发射，例如自旋弛豫，其通常比相应的电衰减慢许多个数量级。在此，我们提出利用负磁导率材料（如 MnF 和 FeF）中的表面磁极化子，在太赫兹（THz）光谱范围内强烈增强附近发射体的自旋弛豫。我们发现，100 nm 薄膜中的这些磁极化子可被约束到比相同频率光子波长小逾 10,000 倍的长度，从而实现磁偶极跃迁令人惊讶的十二个数量级的增强。这使得通常以年量级时间尺度发生的 THz 自旋翻转跃迁被迫在亚毫秒时间尺度发生。我们的结果提出了一种在 THz 频率下极化子学的有趣平台，更广泛地说，一种利用极化子控制光-物质相互作用的新方法。
引用
@article{arxiv.1810.06761,
title = {Extreme enhancement of spin relaxation mediated by surface magnon polaritons},
author = {Jamison Sloan and Nicholas Rivera and John D. Joannopoulos and Ido Kaminer and Marin Soljacic},
journal= {arXiv preprint arXiv:1810.06761},
year = {2020}
}