We study the optical absorption spectra in a polar ferrimagnet GaFeO_3. We consider the E1, E2 and M1 processes on Fe atoms. It is shown that the magnetoelectric effect on the absorption spectra arises from the E1-M1 interference process through the hybridization between the 4p and 3d states in the noncentrosymmetry environment of Fe atoms. We perform a microscopic calculation of the spectra on a cluster model of FeO_6 consisting of an octahedron of O atoms and an Fe atom displaced from the center with reasonable values for Coulomb interaction and hybridization. We obtain the magnetoelectric spectra, which depend on the direction of magnetization, as a function of photon energy in the optical region 1.0-2.5 eV, in agreement with the experiment.
Confirming the trilinear form of the optical magnetoelectric effect in the polar honeycomb antiferromagnet Co$_{2}$Mo$_3$O$_8$
磁电现象与相对论效应密切相关,并且还需要材料打破空间反演对称性和时间反演不变性。磁电耦合可以显著地影响光-物质相互作用并导致非互易光传播。在这里,我们确认在一个充分的实验基础上,没有调用任何基于几何或材料特定的假设,在材料中的光学磁电效应与非平行磁化($\boldsymbol{M}$)和电极化($\boldsymbol{P}$)产生的折射率,$δn\propto\boldsymbol{k}\cdot(\boldsymbol{P}\times\boldsymbol{M})$,其中$\boldsymbol{k}$是光的传播矢量三线性项。其尖锐的磁电共振,即同时是电和磁偶极主动激发,使Co $_{2}$ Mo $_3$ O $_8$成为通过$\boldsymbol{M}$、$\boldsymbol{P}$和$\boldsymbol{k}$的独立变化来证明这种基本关系的理想化合物。值得注意的是,该材料在中等磁场中的某些磁电共振下显示出几乎完美的单向透明性。
Terahertz frequency magnetoelectric effect in Ni doped CaBaCo$_4$O$_7$
研究了亚铁磁热释电CaBaCo $_4$ O $_7$及其Ni掺杂变体的太赫兹磁电效应.这些材料的太赫兹吸收光谱由自旋激发和低频红外活性声子组成。我们研究了在高达17 T的磁场中磁场诱导的太赫兹折射率和吸收的变化。我们发现,磁场调制近1.2和1.6太赫兹的红外活性光学声子的强度。我们使用洛伦兹模型的介电函数来分析测量的磁场依赖性的折射率和吸收。我们建议,大部分的磁电效应是由1.6太赫兹附近的光学声子和更高的频率共振。我们的实验结果可以用来构建和验证更详细的理论描述的磁电在CaBaCo $_{4-x}$ Ni $_x$ O $_7$。
Imaging antiferromagnetic domains in LiCoPO$_4$ via the optical magnetoelectric effect
Budapest University of Technology and Economics(布达佩斯技术与经济大学);RIKEN Center for Emergent Matter Science (CEMS)(理化学研究所新兴物质科学中心);Leibniz IFW Dresden(莱布尼茨德累斯顿固体研究所);University of Tokyo(东京大学);Tokyo College, University of Tokyo(东京大学东京学院);HUN-REN–BME Condensed Matter Physics Research Group, Budapest University of Technology and Economics(匈牙利研究与教育网络-布达佩斯技术与经济大学凝聚态物理研究组);University of Augsburg(奥格斯堡大学)
All-optical control of antiferromagnetic domains via an inverse optical magnetoelectric effect
RIKEN Center for Emergent Matter Science (CEMS)(RIKEN 新兴物质科学中心);Institut für Festkörperforschung(固体研究所);Department of Advanced Materials Science, The University of Tokyo(东京大学先进材料科学系);Center for Electronic Correlations and Magnetism, University of Augsburg(奥格斯堡大学电子关联与磁性中心);Tokyo College and department of Applied Physics, The University of Tokyo(东京大学东京学院与应用物理系)
Single-crystal growth and magnetic, magnetoelectric, and optical properties of ferroaxial-type SrMn$_2$Ni$_6$Te$_3$O$_{18}$
Osaka Metropolitan University(大阪公立大学);The University of Tokyo(东京大学);Kyoto University(京都大学);High Energy Accelerator Research Organization(高能加速器研究机构);The University of Osaka(大阪大学)
Antiferromagnetic dichroism and Davydov splitting of 3d-excitons in a complex multisublattice magnetoelectric CuB2O4
多铁性材料中磁相变时的时空对称性破缺导致了许多显著的光学效应。我们的高分辨率光谱研究的3d-激子在一个复杂的多亚晶格磁电CuB 2 O 4表明,其中,一个大的反铁磁线性二向色性被观察到这是高度亚晶格敏感的自旋子系统的细微变化。我们证明,发现的线性二向色性与微观上的磁性Davydov分裂激子状态。我们宣布了一种新的磁相变,并认为,一个椭圆形的螺旋结构,而不是一个简单的圆形螺旋线实现的无公度相,这些发现被忽视在以前的研究中,通过光学和其他技术。我们认为,这种光谱方法可以有效地应用于其他材料,揭示磁性结构和相变的隐藏特征。
High-temperature terahertz optical diode effect without magnetic order in polar FeZnMo$_3$O$_8$
本文报道了极性亚铁磁体FeZnMo $_3$ O $_8$的太赫兹光谱研究。我们的主要发现是一个巨大的高温光学二极管效应,或非互易定向二向色性,其中一个方向的透射光强度比相反方向透射的强度低100倍以上。这种效应发生在顺磁相,晶体中没有长程磁序,这与其他磁电材料中太赫兹光学二极管效应的所有现有报道形成鲜明对比,其中长程磁序是必要的先决条件。在\fzmo中,该效应与以1.27 THz为中心的强磁偶极活性跃迁共振地发生,并被分配为单离子各向异性哈密顿量的本征态之间的电子自旋共振。我们认为顺磁性FeZnMo $_3$ O $_8$中的光二极管效应是由磁电自由能中的单离子项驱动的。
Symmetry Analysis of Magnetoelectric Effects in Honeycomb Antiferromagnet Co4Nb2O9
在三角P-3c 1空间群Co离子对称性分析的基础上,研究了蜂窝反铁磁体Co 4 Nb 2 O 9的磁电效应。对于每个Co离子,可能的自旋依赖性分类的C3点群对称性。这解释了观察到的主要效应,即相对于在ab平面中施加的外部磁场的旋转,电极化的强度以两倍的速度在相反方向上旋转。反型中心和二重轴限制了电极化的强度对自旋的主动依赖性,这很好地解释了实验观察到的结果。预期的四极激发和各种类型的二向色性的光学性质进行了讨论。
Microwave directional dichroism resonant with spin excitations in the polar ferromagnet GaV$_4$S$_8$
本文研究了极性铁磁体Ga V $_4$ S $_8$的磁共振谱的方向二向色性。虽然四种类型的结构域在零场下能量退化,但由于单轴磁各向异性,通过施加磁场,每个域的磁共振被很好地分离。因此,在没有畴抵消的情况下,清楚地观察到高达20%的定向二向色性。因此,目前的观察表明,不仅磁电单畴晶体,而且磁电多畴样品可以用于实现微波(光)二极管由于缺乏反转域。
Direct observation of ferroelectricity in Ca$_3$Mn$_2$O$_7$ and its prominent light absorption
已知层状钙钛矿$A_3M_2$ O $_7$表现出所谓的混合反常铁电性。尽管实验证实的情况下(例如,$M$ =Ti和Sn),铁电性在磁性Ca $_3$ Mn $_2$ O $_7$仍然是一个谜。在这里,结构,铁电,磁电和光学性能的钙$_3$锰$_2$ O $_7$进行了系统的研究。可切换的极化直接测量,证明其铁电性。此外,还发现了磁电响应,暗示了磁性和铁电性之间的耦合。此外,观察到强的可见光吸收,这可以从其电子结构理解。其直接和适当的带隙,以及宽的导电带,使钙$_3$锰$_2$ O $_7$的铁电光电应用的潜在候选人。
Optical Birefringence and Dichroism of Cuprate Superconductors in the THz regime
光学偏振各向异性的存在,如法拉第/克尔效应,线性双折射和磁电双折射是物质对称性破缺的证据。最近在铜氧化物赝能隙相中发现的近红外光克尔效应可以被看作是自发对称性破缺和反常长程有序态存在的有力证据。在这项工作中,我们提出了一个高精度的研究在太赫兹制度的铜酸盐的偏振特性。虽然没有法拉第效应被发现在这个频率范围内的限制,我们的实验不确定性(1.3毫弧度或0.07 $^\circ$),一个小的,但显着的偏振旋转被检测到,从一个异常的线性二向色性。在YBa $_2$ Cu $_3$ O $_y$中,该效应具有反映赝能隙温度T $^*$的温度起始,并且在欠掺杂样品中增强。在$x=1/8$ La $_{2-x}$ Ba $_{x}$ CuO $_4$中,该效应在室温以上开始,但在已知与自旋和电荷有序态相关的温度标度附近显示出显著增强。这些功能是一致的损失的CuO $_2$平面的电子结构中的pseudogap状态的C $_4$旋转和镜像对称性。