自旋电荷耦合系统中光学磁控的理论视角

本文综述了近期关于光控磁性在多种自旋电荷耦合系统中的理论研究。利用光线控制磁性一直是凝聚态物理学的核心议题，吸引着巨大的研究兴趣，既关乎基础科学，也关乎技术应用。随着激光技术的发展，该领域研究迅速发展。然而，由于光磁场通过泊马耦合与磁化直接耦合的能量尺度非常小，实际上动用这种磁性光-物质相互作用来诱导显著效果在原则上十分困难。相反，光电场与电荷的相互作用能量尺度比磁性相互作用大两个到三个数量级。因此，我们可通过利用这种电光-物质相互作用实现惊人的光致物理现象和新型光学器件功能。其中，自旋电荷耦合的磁性材料，如双交换磁性材料、多维材料和拉希巴电子体系，通过交换相互作用和自旋轨道耦合等多种机制实现自旋与电荷的强耦合，是实现上述想法的理想体系。最近的理论研究表明，可通过激发或驱动这些体系的光电场来控制、操控和切换与电荷耦合的磁化。以下讨论三类最新研究主题作为此类理论研究的示例，即光致磁相变、在激发双交换模型中的高效光致自旋极化，以及在多维材料中的电磁声子激发及其强激发效应。