光学非线性异常霍尔效应揭示反磁性体的隐藏自旋序

读取反磁性自旋序仍是反磁性存储器和逻辑器件的核心难题，因为零净磁化不允许采用常规磁读出方法。域成像通常依赖 X 射线磁线偏振显微镜（XMLD）在同步光源下的工作，但 XMLD 在时反演下仍为偶数，无法区分 180{\deg} 反转的磁态。本文首次观察到光学非线性异常霍尔效应，此效应预言于具有复合奇偶性-时反演（PT）对称性的反磁性体中。该效应源于光致的能带间电偶极跃迁，自旋轨道耦合在 $\pm k$ 状态之间引入不对称性，产生随时间反演为奇数的光电流，其符号在 N\'eel 矢量 180{\deg} 反转时翻转。在 PT 对称的 CuMnAs 中，我们使用近场激发技术，在电流诱导的自旋轨道扭转开关后，以亚 100 nm 空间分辨率映射该光电流。信号极性随局部 N\'eel 矢量的反转而变化，从而实现反磁性纹理的纳米尺度成像和对 180{\deg} 反转反磁性态的直接读出——而这些态在 XMLD 及其他时反演偶数线性偏振探针中无法区分。光学非线性异常霍尔效应因此揭示了一种新的光-自旋相互作用，为探索隐藏自旋序提供了可扩展的纳米尺度读出途径，具有潜在的超快全电气和全光反磁性自旋电子器件技术前景。