Opto-spintronics in atomic-layer materials

原子层材料中的光自旋电子学

基本信息

  • 批准号:
    21K13889
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 3万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
  • 财政年份:
    2021
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2021-04-01 至 2024-03-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Efficient photogeneration of magnons is important for realizing ultrafast optospintronics. Direct photoexcitation of exciton-magnon pairs, observed as the one-magnon sideband of Frenkel exciton in MnPS3, suggests a promising approach to generate magnons and manipulate spins in two-dimensional (2D) van der Waals (vdW) antiferromagnets. However, the details of the paired excitation as well as the properties of magnons so generated are far from being well understood. Using resonant second-harmonic generation spectroscopy combined with group theoretical analysis, we identified two subbands within the magnon sideband of MnPS3, originating from the splitting of magnon density of states due to significant exciton-magnon interactions. A theory developed by us, incorporating modeling and formulation, reproduces the observed sideband lineshape and offers quantitative evidence for the unconventional magnon splitting under perturbation by exciton. Our finding of the large exciton-induced magnon splitting in MnPS3, not identified in conventional three-dimensional antiferromagnets, suggests the enhanced correlation among charge, spin and orbital degrees of freedom in the 2D vdW magnetic systems. Our study also suggests the potential ultrafast multimode magnon control through the exciton-magnon excitations.
磁振子的高效光生对于实现超快光自旋电子学具有重要意义。MnPS 3中Frenkel激子的单磁振子边带是激子-磁振子对的直接光激发,这为在二维货车德瓦尔斯(vdW)反铁磁体中产生磁振子和操纵自旋提供了一种很有前途的方法.然而,成对激发的细节以及由此产生的磁振子的性质还远未得到很好的理解。使用共振二次谐波产生光谱结合群论分析,我们确定了两个子带内的磁振子边带的MnPS 3,起源于分裂的磁振子密度的状态,由于显着的激子-磁振子相互作用。我们发展的一个理论,结合模型和公式,再现了观察到的边带线形,并提供了非常规的磁振子分裂的激子微扰下的定量证据。我们发现的大激子诱导的磁振子分裂在MnPS 3中,在传统的三维反铁磁体中没有发现,这表明在2D vdW磁性系统中电荷,自旋和轨道自由度之间的相关性增强。我们的研究还表明,通过激子-磁振子激发的潜在超快多模磁振子控制。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Second-harmonic generation by electronic and magnetic excitation in van der Waals antiferromagnet MnPS3
范德华反铁磁体 MnPS3 中电子和磁激励产生的二次谐波
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Ziqian Wang;Yuki Shiomi;Taka-Hisa Arima;Naoki Ogawa
  • 通讯作者:
    Naoki Ogawa
Revealing exciton-magnon correlation in van der Waals antiferromagnet MnPS3 by second harmonic generation spectroscopy
通过二次谐波产生光谱揭示范德华反铁磁体 MnPS3 中的激子-磁振子相关性
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Ziqian Wang;Yuki Shiomi;Taka-Hisa Arima;Naoto Nagaosa;Yoshinori Tokura;Naoki Ogawa
  • 通讯作者:
    Naoki Ogawa
Second harmonic generation from exciton-magnons in van der Waals antiferromagnet MnPS3
范德华反铁磁体 MnPS3 中激子磁振子产生二次谐波
  • DOI:
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Ziqian Wang;Yuki Shiomi;Taka-Hisa Arima;Naoto Nagaosa;Yoshinori Tokura;Naoki Ogawa
  • 通讯作者:
    Naoki Ogawa
Second-harmonic generation study of excitations in van der Waals antiferromagnet MnPS3
范德华反铁磁体 MnPS3 激发的二次谐波产生研究
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Ziqian Wang;Yuki Shiomi;Taka-Hisa Arima;Naoki Ogawa
  • 通讯作者:
    Naoki Ogawa
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Cross-correlated optical responses of magnetic excitons in atomic-layer magnetoelectrics
原子层磁电中磁激子的互相关光学响应
  • 批准号:
    24K17019
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 3万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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