稀土离子掺杂晶体中自旋翻转-flop过程的微观模型
量子物理
2023-01-02 v1 原子物理
摘要
稀土离子掺杂晶体中邻近离子间由磁偶极-偶极相互作用引起的翻转-flop过程是超精细能级间弛豫的机制之一。该机制的建模迄今为宏观的，以描述所有离子弛豫的平均速率表征。然而，本文提出了掺杂离子单个核自旋间翻转-flop相互作用的微观模型。每个离子在晶体中处于独特的局部环境，依据晶格结构，每个离子与其最近邻具有不同距离和独特取向。因此，每个离子具有独特的翻转-flop速率，块体晶体中所有离子的集体弛豫动力学是许多指数衰减之和，产生速率分布而非单一平均衰减速率。我们采用该模型计算Pr:YSiO中的翻转-flop速率，并展示约2 K下基态超精细能级布居衰减的实验测量。我们还提出一种从烧孔谱测量单个跃迁速率的新方法，与早期工作相比，理论速率方程所需拟合参数显著更少。此外，我们测量了外磁场对翻转-flop速率的影响，观察到在5-10 mT磁场中速率减慢两个数量级。
引用
@article{arxiv.2205.01371,
title = {Microscopic model of spin flip-flop processes in rare-earth-ion-doped crystals},
author = {Hafsa Syed and Adam Kinos and Chunyan Shi and Lars Rippe and Stefan Kröll},
journal= {arXiv preprint arXiv:2205.01371},
year = {2023}
}
备注
15 pages, 8 figures