四方相BiFeO3中磁性有序诱导的巨大光学性质变化
材料科学
2015-08-18 v1
摘要
磁性有序作为磁性材料中最重要的特征之一，可能对材料的能带结构、自旋相关输运以及其他重要性质产生显著影响。然而，其测量，尤其是反铁磁有序的情况，通常难以实现。本文中，我们展示了使用非接触、非破坏的光学方法检测磁性有序的可行性。以压缩应变四方相BiFeO3 (BFO)为例，结合密度泛函理论计算与最小单带紧束缚模型，我们发现当BFO从C1型反铁磁(AFM)相转变为G型AFM相时，价带顶从Z点移动到 {\Gamma} 点，使得原本的直接带隙变为间接带隙。这可以用Harrison方法的双中心Slater-Koster参数解释。磁性有序对能带色散的影响剧烈改变了四方相BFO的光学性质。对于线性性质，光学带隙的能量移动可达0.4 eV。对于非线性性质，变化更大。G-AFM的二次谐波生成系数d33比C1型AFM情况小13倍以上。最后，我们提出了一种利用光学方法区分BFO的C1型和G型AFM的实用方法，这可能在下一代信息存储技术中非常重要，并拓宽了BFO在光开关中的潜在应用。
引用
@article{arxiv.1508.03919,
title = {Magnetic Ordering Induced Giant Optical Property Change in Tetragonal BiFeO3},
author = {Wen-Yi Tong and Hang-Chen Ding and Shi-jing Gong and Xiangang Wan and Chun-Gang Duan},
journal= {arXiv preprint arXiv:1508.03919},
year = {2015}
}