光激发反铁磁绝缘体 Cr2O3 中由自旋轨道耦合驱动的超快退磁模型

我们在理论上研究了反铁磁绝缘体 Cr$_{2}$O$_{3}$ 中激光脉冲泵浦后的动态时间演化。从光激发的高自旋四重态到低寿命长的低自旋双重态，通过求解耗散 Schr\"odinger 方程研究了超快退磁过程。我们发现退磁时间处于数百飞秒量级，与近期实验吻合良好。通过适当调节 Cr$^{3+}$ 多重态能级之间的能隙，可以大幅缩短开关时间。此外，弛豫时间也取决于第一光激发态中原子轨道的杂化。我们的结果表明，通过调控应力-应变或化学替代来选择性操纵电子结构，可实现对光激发绝缘过渡金属氧化物中磁态开关的有效控制。