CrSBr 中激子寿命的磁性切换
介观与纳米尺度物理
2026-01-12 v1
摘要
层状磁性半导体中的激子动力学提供了对自旋序与光-物质相互作用之间相互关系的灵敏探测。在此，我们利用时间分辨光致发光光谱在外部磁场中研究了薄层 CrSBr，揭示了在磁化翻转从反铁磁相到铁磁相的过程中，激子寿命从 11 ps 到 7 ps 的阶跃式降低。铁磁相中激子寿命的降低持续低于 Néel 温度，这由其在顺磁相中消失的强磁场依赖性所证实。从头计算揭示了自由激子的一维特性，并伴随跨磁相变的振子强度的显著变化，预测 CrSBr 反铁磁相中自由激子的辐射寿命更短，这与实验观测相矛盾。这一矛盾由低温下激子的强局域化所解释。我们通过实验和理论证明，所观测到的激子寿命的磁性切换归因于铁磁相中更大的激子局域化体积导致了更大的振子强度。结果表明，无序诱导的局域化效应在 CrSBr 的激子动力学中起关键作用。
引用
@article{arxiv.2601.05413,
title = {Magnetic switching of exciton lifetime in CrSBr},
author = {Ina V. Kalitukha and Ilya A. Akimov and Mikhail O. Nestoklon and Torsten Geirsson and Alejandro Molina-Sánchez and Eyüp Yalcin and Claudia Ruppert and Daniel A. Mayoh and Geetha Balakrishnan and Muthumalai Karuppasamy and Zdeněk Sofer and Yadong Wang and Daniel J. Gillard and Xuerong Hu and Alexander I. Tartakovskii and Manfred Bayer},
journal= {arXiv preprint arXiv:2601.05413},
year = {2026}
}