用于自旋电子学的钇铁石榴石中子散射研究

自旋流——物质中自旋自由度的流动——在自旋电子学中具有至关重要的作用。自旋流的传播遍及整个动量空间；然而，生成的自旋流主要在长波极限下被探测到。为促进自旋电子学与磁子学的实际应用，有必要对自旋流进行微观理解。本文我们探讨钇铁石榴石这一常用于自旋电子学的亚铁磁体，并重新审视其磁性的动量与能量分辨特征。利用非极化中子，我们精修了详细的晶体与磁结构，并使用日本 J-PARC 的斩波谱仪在四个数量级（10~$\mu$eV-100~meV）上考察了磁激发。我们还利用法国 ILL 的三轴谱仪通过极化中子散射测量了磁矩进动运动的模式分辨方向，即磁子极化，其在绝缘体中承载自旋流。磁子极化是迄今未经检验的磁体基本性质，影响自旋流的热力学性质。我们的动量与能量分辨实验发现提供了对自旋流的直观理解，并展示了中子散射技术对自旋电子学与磁子学的重要性。