重大技术进步依赖于对电荷和自旋的控制和利用——这是电子的两个基本特性。最近,人们对磁振子学领域的兴趣日益浓厚,该领域试图了解由于自旋或磁振子的集体振荡而形成的模式的物理原理。利用磁振子提供了额外的最小化损失的范围,因为不需要传输电子。在 TIFR 纳米电子学小组最近的一项研究中,在具有范德华层状晶体结构的反铁磁材料中观察到驻自旋波模式。当微波频率的电磁信号在磁场存在下与反铁磁体中的磁矩相互作用时,这些模式被激发。这项研究呈现出一个令人兴奋的前景,因为它是范德华材料中驻自旋波的首次观察。该团队研究的材料三氯化铬 (CrCl 3 ) 属于三卤化铬家族,该家族也是首次报道在 2D 极限下(即当晶体变薄至单个原子厚度时)表现出磁性的材料之一。由于这些材料具有层状可裂结构,因此有可能用于现代电子设备的小型化。虽然在接近 THz 频率的其他反铁磁体中也发现了驻自旋波模式,但在本研究中,该团队在低 GHz 微波频率下激发了驻自旋波模式,该频率通常用于通信和量子信息相关研究。这项研究于 2020 年 11 月 27 日在线发表在《先进材料》杂志上。
将输出变压器集成到功率转换电子设备中 利用 WBG 半导体的高开关速度、电压和温度性能 高频变压器的核心材料一直是事后才考虑的事情(目前没有一种材料可以满足所有需求) 材料要求: 在 10-200 kHz 频率范围内损耗低
鉴于拓扑自旋纹理在信息存储技术中的潜在应用,其生成和控制是现代自旋电子学最令人兴奋的挑战之一。特别令人感兴趣的是磁绝缘体,由于其低阻尼、无焦耳加热和减少的耗散,可以提供节能的自旋纹理平台。本文证明了样品厚度、外部磁场和光激发之间的相互作用可以产生大量的自旋纹理,以及它们在绝缘 CrBr 3 范德华 (vdW) 铁磁体中的共存。使用高分辨率磁力显微镜和大规模微磁模拟方法,证明了 T-B 相图中存在一个大区域,其中存在不同的条纹畴、skyrmion 晶体和磁畴,并且可以通过相位切换机制进行内在选择或相互转换。洛伦兹透射电子显微镜揭示了磁性纹理的混合手性,在给定条件下属于布洛赫类型,但可以通过厚度工程进一步操纵为尼尔类型或混合类型。可以通过标准光致发光光学探针进一步检查不同磁性物体之间的拓扑相变,该探针通过圆偏振分辨,表明存在激子-skyrmion耦合机制。研究结果表明,vdW磁绝缘体是一种有前途的材料框架,可用于操纵和生成与原子级设备集成相关的高度有序的skyrmion晶格。
1明尼阿波利斯大学,明尼苏达州明尼苏达州55455,美国2约翰内斯塔省大学25128 Mainz,德国55128 3 Helmholtz-institute,GSI Helmholtzentrum fur Schwerionenforschung intericiaia for Intriciai, ,加利福尼亚州伯克利,94720-7300,美国5加利福尼亚州立大学 - 加利福尼亚州海沃德市东湾94542东湾,美国6,波士顿大学,马萨诸塞州波士顿大学02215,美国波士顿大学02215,美国7 7号电气和计算机工程系马萨诸塞州02215,美国9号物理与天文学学院,南安普敦大学,南安普敦SO117 1BJ,英国10 istituto di fotonica e nanotecnologiei ifn - CNR,CNR,CNR,38123 POVO,38123 POVO,TRENTO,TRENTO,TRENTO,ITALY 11 FONDALYE BRUNOO KESSLO(ITAZIONE BROUNO)123 3812222381238128812881288112388112881128811 pEROSE&3812888812。 A*Star量子创新中心(Q.INC),材料研究与工程研究所(IMRE),
受控的具有最高频率和最短波长的相干旋转波是旋转和镁质的基石。在这里,使用Heisenberg Antiferromagnet RBMNF 3,我们证明激光诱导的Thz旋转动力学对应于对应于相互一致的反向传播波的成对,波向量到Brillouin区域的边缘,无法用磁性和抗模型(antiferromagnotic)旋转(nneellomagnetial)dictive(nneellomagnetial)。相反,我们建议使用自旋相关函数对这种自旋动力学进行建模。我们得出了后者的量子力学运动方程,并强调与磁化和抗磁磁性不同不同,抗铁磁体中的自旋相关性不表现出惯性。
为了理解自旋流的基本限制并优化自旋注入过程,了解飞秒自旋注入的效率及其背后的微观机制是必不可少的。通过光诱导自旋流来操控磁化已经被证实,即超快退磁[3,6,7,9]以及小角度进动的激发,即GHz和THz自旋波。[12–14]尤其是,通过亚皮秒激光驱动的自旋流可以诱导自旋转移矩(STT),[14]而在重金属-铁磁体界面已经证明了通过圆偏振泵浦脉冲产生的光学自旋矩。[15,16]我们旨在通过结合时间分辨实验和从头算理论来产生微观见解,从而展示确定和提高自旋注入效率的方法,使未来的超快自旋电子学应用成为可能。至关重要的是,非平衡自旋注入集中在低于 100 fs 的脉冲中,从而产生具有高峰值强度的瞬态自旋电流。由于非平衡自旋注入是由光激发引起的,并且由自旋相关的电荷电流组成,因此不仅涉及费米能级附近的状态,还涉及其周围几个 eV 宽的能量区域中的状态,这些能量区域由泵浦激光脉冲的光子能量给出。这将非平衡自旋注入与在平衡条件下电驱动的磁振子自旋电流区分开来。[17–19]
自从 Beaurepaire 等人发现超快退磁以来 [1],大量研究应用三温度模型 (3TM) 的变体来描述实验性超快磁化动力学。 [2–10] 通过引入瞬态电子、晶格和自旋自由度的有效温度(见图 1 d),3TM 使用三个耦合的微分方程来描述子系统之间的相互能量传递,为定量分析超快磁化动力学提供了一种直观的现象学方法。微观三温度模型 (M3TM) 改进了 3TM,通过 Elliott-Yafet 自旋翻转散射用磁化强度代替现象学自旋温度,考虑超快磁化动力学中的动量守恒。 [2] 此类公式与 Landau-Lifshitz-Bloch (LLB) 方程有关,其中与电子的耦合细节
图 1. (a) 单个 CrSBr 层晶体结构的顶视图。青色、黄色和粉色球分别代表铬、硫和溴原子。连接 Cr 原子的箭头表示第一、第二和第三邻域的 J 1 、 J 2 和 J 3 磁交换相互作用。 (b) 相同 CrSBr 结构的侧面图,显示沿 b 的自旋方向。 (ch) 计算的最大局部化 Wannier 轨道。绿色箭头表示最相关的磁性超交换通道,即 J 1 (c、f)、J 2 (d、g) 和 J 3 (e、h) 的 t 2g -eg (FM)、t 2g -t 2g (AFM) 和 eg -eg (AFM)。
摘要:我们从理论上研究了低频光脉冲与拓扑和磁有序两七重层 (2-SL) MnBi 2 Te 4 (MBT) 和 MnSb 2 Te 4 (MST) 中的声子共振的影响。这些材料具有相同的对称性和原始形式的反铁磁基态,但表现出不同的磁交换相互作用。在这两种材料中,剪切和呼吸拉曼声子都可以通过与光激发红外声子的非线性相互作用来激发,使用可以在当前实验装置中获得的强激光脉冲。光诱导的瞬态晶格畸变导致有效层间交换相互作用和磁序的符号发生变化,并伴有拓扑能带跃迁。此外,我们表明,通常存在于 MBT 和 MST 样品中的中度反位无序可以促进这种影响。因此,我们的工作确立了 2-SL MBT 和 MST 作为实现非平衡磁拓扑相变的候选平台。
在某些频率下,通过抗磁性有序的磁晶体传播的光传播可以表现出与双曲线极性子相关的各种现象。由于强烈的各向异性而出现了有趣且可能有用的现象,这是由镁质 - 波利顿共鸣驱动的强烈各向异性的,包括负折射和聚焦在扁平镜头中。在双曲介质中,这种不寻常的光学器件通常在各向异性垂直或与介质的界面平行时表现出来。然而,各向异性方向可以是控制波传播的关键药物。在这里,我们探讨了如何使用这种材料特性来大幅度修改光学现象。更具体地说,我们发现,通过将光轴的方向倾斜相对于抗铁磁晶体的表面,可以获得不对称的波传播,进而可以用来将其用于横向调节由双胞胎介质制成的平面镜头的焦点。