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通过磁振子杂化自发产生声子角动量

材料科学 2024-10-15 v1 光学

摘要

手性,即破缺非本征转动对称性,是跨越多个科学领域的基本概念。在凝聚态物理中,源于圆原子运动并携带角动量的手性声子,因其与磁自由度的耦合而引起了强烈关注,这为声子控制的自旋电子学提供了可能。然而,在布里渊区中心,模式及其反向旋转的对应模式通常是简并的。选择性激发单一旋向的声子需要打破这种简并的外部刺激。非简并的圆偏振声子能否在没有任何外部对称性破缺的情况下自发出现,仍然是一个悬而未决的问题。在此,我们证明了在范德华反铁磁体 FePSe3 中,通过与同旋向磁振子的耦合,可以诱导出非简并的椭圆偏振声子对。我们证实了磁振子-声子混合态(即磁振子极化子)的存在,它们具有相反的旋性和不同的能量。这种非简并性使得它们能够被线偏振太赫兹脉冲相干激发,这也赋予了这些旋转模式手性。通过调节太赫兹驱动的偏振并测量所得相干振荡的相位分辨偏振测量,我们确定了这些混合准粒子的椭圆率并描绘了其轨迹。我们的发现建立了一种搜索布里渊区中心固有非简并角动量声子的通用方法,并提出了一种表征其椭圆率的新方法,为迈向声子控制的自旋电子学功能提供了路线图。

关键词

引用

@article{arxiv.2410.10693,
  title  = {Spontaneous emergence of phonon angular momentum through hybridization with magnons},
  author = {Honglie Ning and Tianchuang Luo and Batyr Ilyas and Emil Viñas Boström and Jaena Park and Junghyun Kim and Je-Geun Park and Dominik M. Juraschek and Angel Rubio and Nuh Gedik},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2410.10693},
  year   = {2024}
}

备注

14 pages, 4 figures