二维材料和磁性薄膜的高性能宽带法拉第旋转光谱

我们提出了一种用于微米尺度测量的法拉第旋转光谱（FRS）技术。实验证明，其光谱采集速度比最先进的调制光谱装置快多个数量级。该实验方法基于电荷耦合器件检测，避免了速度限制组件，如带有锁相放大器的偏振调制器。同时，FRS 光谱在宽光谱范围（525 nm - 800 nm）内以 20 μrad（0.001°）的灵敏度获得，这与最先进的偏振调制技术相当。这种新的测量技术还能自动消除不需要的法拉第旋转背景。利用该装置，我们在室温及液氦温度下，对 hBN 封装的原子级薄半导体 WS$_2$ 中的激子进行了高达 1.4 T 磁场下的法拉第旋转光谱测量。我们确定 A 激子的 g 因子在室温下为 -4.4 ± 0.3，在液氦温度下为 -4.2 ± 0.2。此外，我们还对 20 nm 厚的非晶磁性 Tb$_{0.2}$Fe$_{0.8}$ 合金薄膜进行了 FRS 和磁滞回线测量。