国家工程中心在铁磁二维非互易磁光效应方向取得重要成果

文:电子学院 图:电子学院 / 来源:电子学院 / 2020-11-05 / 点击量:2896

  近日,国家工程中心彭波教授、邓龙江教授在《Science Advances》上发表了题为《Observation of nonreciprocal magneto phonon effect in nonencapsulated few-layered CrI3》的文章。论文第一作者为彭波教授团队的博士研究生刘镇和硕士研究生郭锴,第一作者单位为电子科技大学。国家电磁辐射控制材料工程技术研究中心在该领域的系列研究成果已连续发表在《Science Advances》、《Nano Letters》上等重要学术期刊,并受邀在《Nano Research》上发表铁磁二维材料综述。 

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  1845年,法拉第发现当线偏振光透过放置磁场中的物质后,光的偏振面会发生偏转,这是人类历史上首次观测到磁光效应,即法拉第磁光效应;1876年,克尔发现当线偏振光被磁化物质反射后,其偏振面也发生偏转(克尔效应);Voigt、科顿和穆顿于1902和1907年分别发现,当线偏振光沿垂直磁场方向传播透过物质时,平行和垂直于磁场方向的线偏振光的相速不同而产生的双折射现象(Voigt效应和科顿-穆顿效应)。纵观磁光效应的历史,在1845-1907年间,透射光、反射光的磁光效应被陆续发现,并在1958年Dillon发现YIG晶体后而得到广泛应用。目前,磁光效应及非互易磁光器件被广泛应用于光纤通讯、磁存储、激光陀螺等领域,是信息技术、集成光学系统中不可或缺的核心器件。

  国家工程中心彭波教授、邓龙江教授和新加坡国立大学仇成伟教授在铁磁二维材料中发现了一种全新的磁光效应:非互易磁光散射效应。非弹性拉曼散射光的偏振面在磁场调控下发生偏转,偏转角比克尔效应高2个数量级。在10 K下,随磁场由+2.5T到-2.5T变化,3L, 5L和 bulk CrI3的非弹性拉曼散射光的偏振面分别由-15o, -8o, -20o旋转到+40o, +35o, +60o。这种非互易现象主要来源于磁场对极化张量的调控,铁磁二维材料CrI3的非对角与对角元素的比值高达 5%,比经典铁磁绝缘体CeYIG至少高1个数量级(Caroline A. Ross, et al. Sci. Rep. 2016, 6, 23640)。该工作提出了非互易磁光散射效应的物理机制,澄清了磁场对极化张量非对角元对称性破缺的调控行为。铁磁二维材料CrI3对于实现非互易拓扑光子器件和拉曼激光器件具有重要的潜在价值。至此,透射光(法拉第效应)、反射光(克尔效应)、散射光的磁光效应均已在实验上被发现和证实。

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  相关链接:

  课题组网站:https://www.x-mol.com/groups/Bo_Peng/publications

  论文链接1:Liu, Z.; et al. Science Advances. 6, eabc7628 (2020)

  https://advances.sciencemag.org/content/6/43/eabc7628.full

  论文链接2:Fu, W., et al. Nano Lett. 20 5330-5338 (2020)           

  https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.0c01704

  论文链接3:Liu, Z., Deng, L. & Peng, B. Nano. Res., Doi:10.1007/s12274-020-2860-3 (2020)

  https://link.springer.com/article/10.1007/s12274-020-2860-3




编辑:何易虹  / 审核:林坤  / 发布者:陈伟