共线反磁性序变产生大型磁光 Kerr 效应
强关联电子
2026-01-21 v1 材料科学
摘要
在现代技术中，光学读取磁性信息通常通过磁光 Kerr 效应实现，即反射光的偏振旋转。Kerr旋转对时反演对称性破坏敏感，通常与磁化成正比，从而实现对铁磁体中上下自旋状态的光学读取。相比之下，由于时间反演对称性(t)和缺乏宏观磁化，长期被认为共线反磁性体对此类磁光响应是无活性的。本文报告了在室温反磁性绝缘体 alpha-Fe2O3 中观察到巨大的磁光 Kerr 效应。在该化合物中，上自旋状态和下自旋状态会导致自发Kerr效应的相反符号，其Kerr旋转角异常大（约80 mdeg，相当于典型铁磁体的大小）。我们的第一性原理计算成功准确再现了Kerr旋转和偏振率的绝对值和光谱形状，这明确证明了它源于时间反演对称性破坏的共线反磁性序，而非磁化。该化合物承载温度依赖的在平面和轴向反磁性状态之间的相变，其两种状态的对比行为也在详细研究中得到阐述。本文结果表明，即使是简单的共线反磁性序也能诱导出巨大的磁光 Kerr 效应，并突出了时间反演对称性破坏的反磁性体作为高度灵敏的光学检测上下自旋状态的 promising 材料平台。
引用
@article{arxiv.2601.13723,
title = {Large magneto-optical Kerr effect induced by collinear antiferromagnetic order},
author = {H. Yoshimochi and K. Yoshida and R. Oiwa and T. Nomoto and N. D. Khanh and A. Kitaori and R. Takagi and R. Arita and S. Seki},
journal= {arXiv preprint arXiv:2601.13723},
year = {2026}
}