Fabry-Perot enhanced Faraday rotation in graphene
我们表明，巨大的法拉第旋转石墨烯在太赫兹范围内，由于回旋共振进一步增加了建设性的法布里-珀罗干涉的支持基板。同时，实现了增强的总透射率，使得这种效果对于基于石墨烯的磁光应用加倍有利。作为一个例子，我们提出了在6 H-SiC的C面上生长的外延多层石墨烯的远红外光谱，其中干涉条纹被光谱分辨，并且获得了高达0.15弧度（9°）的法拉第旋转。此外，我们讨论和比较其他方法来增加法拉第旋转使用的光学腔的原理。
2013-10-12 cond-mat.mes-hall
Giant Faraday effect due to Pauli exclusion principle in 3D topological insulators
基于光电效应的ARPES实验表明，三维拓扑绝缘体（TI）的表面态是螺旋状的。在这里，我们考虑由于窄带隙半导体，如Pb $_{1-x}$ Sn $_{x}$ Te带反转外尔界面费米子。正、负能量解可以通过3D TI中的自旋螺旋度算符的相反螺旋度来识别，如$\hat{h}_{\textrm{TI}}=\left(1/\left|p_{\bot}\right|\right)β\left(\boldsymbolσ_{\perp}\times\boldsymbol{p}_{\perp}\right)\cdot\boldsymbol{\hat{z}}$，其中$β$是Dirac矩阵，并且$\boldsymbol{\hat{z}}$点垂直于界面。使用三维狄拉克方程和能带结构计算，我们表明，正负能量的解决方案之间的过渡，产生电子空穴对，遵守严格的光学选择规则。为了证明这些选择规则的后果，我们考虑法拉第效应由于泡利不相容原理在泵浦-探测装置使用的三维TI双界面的PbTe/Pb $_{0.31}$ Sn $_{0.69}$ Te/PbTe异质结构。为此，我们计算这种异质结构的光学电导率张量，我们使用它来求解麦克斯韦方程组。的法拉第旋转角表现出作为探测波长和异质结构的厚度的函数的振荡。法拉第旋转角的最大值是毫拉德的数量级。
2013-08-19 cond-mat.mes-hall
Fault-tolerant quantum computing with spins using the conditional Faraday rotation
基于条件法拉第旋转的量子隐形传态方案，提出了一种用于自旋确定性量子计算的容错方案。嵌入在光子晶体内的微腔中的两组非相互作用量子点之间的相位门由单光子介导，这产生了足够高的法拉第旋转速率，用于100 ps的门操作时间。使用量子点集和纠错码，使我们的计划容错。编码量子比特上的单量子比特操作可以通过光学斯塔克效应结合光学RKKY相互作用来实现。
2004-12-06 cond-mat.mes-hall
Finite-Size Effects in the Dynamic Conductivity and Faraday Effect of Quantum Anomalous Hall Insulators
本文从理论上研究了圆盘几何中量子反常霍尔绝缘体动力学响应的有限尺寸效应。半解析和数值结果得到的波函数和能量的磁盘内的连续狄拉克哈密顿描述受到拓扑无限质量边界条件。使用Kubo公式，我们得到的频率依赖的纵向和霍尔电导率，并发现边缘状态之间的光学跃迁的贡献占主导地位的动态霍尔电导率的实部的频率值之内和之外的散装带隙。我们还发现，拓扑无限质量边界条件改变的低频霍尔电导率$ e^2/h $在有限尺寸的系统从众所周知的值$ e^2/2h $在一个扩展的系统。磁光法拉第旋转，然后研究作为频率的函数的量子反常霍尔绝缘体安装在介质基板上的设置，显示两个有限尺寸的磁盘和法布里-珀罗共振由于基板的影响。我们的工作通过边界条件对电子波函数的影响证明了边界条件在有限尺寸系统拓扑性质中的重要作用。
2019-07-24 cond-mat.mes-hall
Magneto-Optical Faraday and Kerr Effects in Topological Insulator Films and in Other Layered Quantized Hall Systems
提出了拓扑绝缘体（TI）薄膜的磁光法拉第效应和克尔效应的理论。对于薄膜厚度短的波长相比，我们发现，在理想系统中的低频法拉第效应是量化的精细结构常数的整数倍，和克尔效应表现出巨大的$π/2$旋转无论是正常或倾斜入射。对于含有整数个半波长的厚膜，我们发现法拉第效应和克尔效应都在精细结构常数的整数倍处量子化。对于具有体平行导电的TI薄膜，我们得到了表面主导磁光效应可观测性的判据。对于薄的样品由基板支持，我们发现，普遍的法拉第和克尔效应存在时，基板是薄的光波长相比，或当频率匹配厚基板腔共振。我们的理论同样适用于任何具有两个导电层的系统，表现出量子霍尔效应。
2011-08-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Faraday effect in bi-periodic photonic-magnonic crystals
本文从理论上研究了由周期性分布的磁性层和介质层组成的一维多层磁光子系统在光传输过程中的偏振面旋转-法拉第效应。计算了由磁性层和介质层（或介质光子晶体的一部分）组成的光子-磁振子晶体的法拉第旋转谱。我们发现p偏振入射光的法拉第旋转在透射带内随磁性超胞数目的增加而增加。法拉第旋转的增加也观察到在附近的带隙模式本地化的磁性层，但最大的偏振平面旋转角达到最小的透射率。我们表明，在磁性层中的线性磁电相互作用的存在下，导致显着增加的s偏振入射光的法拉第旋转角附近的精细结构的模式内的光子带隙。
2018-11-24 cond-mat.mes-hall
Plasmon Enhanced Faraday Rotation in Thin Films
本文分析了具有纳米结构表面轮廓的磁活性金属薄膜在电磁波作用下的法拉第旋转。定期以及随机的表面轮廓被认为是。研究了等离子体激元对法拉第角的贡献。对于周期光栅，我们证明了当表面等离子体波数与逆晶格的波数之一时，旋转角达到最大。法拉第角在等离子体激元带边的增强的预测。在随机表面轮廓的情况下，它表明，表面磁等离子体的扩散给出了一个主导的贡献法拉第旋转。与实验进行了比较。
2014-02-20 cond-mat.mes-hall physics.optics
Manipulation of Giant Faraday Rotation in Graphene Metasurfaces
法拉第旋转是用于各种光学控制和磁场传感技术的基本磁光现象。最近，它表明，一个巨大的法拉第旋转可以实现在低太赫兹制度由一个单一的单原子石墨烯层。在这里，我们证明了这种特殊的性质可以通过适当的纳米图案化来操纵，特别是实现高达6THz的巨大旋转，其特征不小于100 nm。通过一个简单的物理模型预测了周期性图案化对法拉第旋转的影响，然后通过精确的全波模拟对其进行验证和改进。
2012-11-02 cond-mat.mes-hall physics.optics
Giant Faraday rotation due to excitation of magnetoplasmons in graphene microribbons
当受到垂直静态磁场时，单个石墨烯片提供法拉第旋转，其每原子层大大超过任何其他已知材料。这种巨法拉第旋转起源于无质量电子的回旋共振，它允许通过外部静电或静磁设置进行动态调谐。此外，可以通过改变石墨烯中载流子的符号来控制旋转方向，这可以借助于外部电场来完成。然而，尽管存在这些调谐可能性，但对大磁场的要求阻碍了法拉第效应在实际设备中的应用，特别是对于高于几个THz的频率。在这项工作中，我们证明，对于一个给定的值的静态外部磁场，巨大的法拉第旋转可以实现在石墨烯微带阵列中的频率远远高于相应的回旋频率。石墨烯带的磁光响应的主要特征与回旋共振无关，而是与单个带的基本磁等离子体激元激发有关。石墨烯带中法拉第旋转的磁等离子体性质开启了巨大的可能性，因为可以通过适当地选择带的宽度来局部地选择共振频率，同时通过（较小的）外部磁场仍然保持调谐能力。
2013-06-28 cond-mat.mes-hall
Magnetoplasmonic Enhancement of Faraday Rotation in Patterned Graphene Metasurfaces
法拉第旋转是存在于所有非互易光学元件中的基本性质。在太赫兹范围内，石墨烯显示出强烈的法拉第旋转;不幸的是，它仅限于回旋共振以下的频率。在这里，我们通过实验表明，在专门设计的超颖表面，磁等离子体激元可以用来规避这一限制。我们发现理论和实验之间非常吻合，并对这些现象提供了新的物理见解和预测。最后，我们证明了强调谐在这些超颖表面使用电和磁场偏置。
2017-11-16 cond-mat.mes-hall
Microwave-to-Optical Quantum Transduction Utilizing the Topological Faraday Effect of Topological Insulator Heterostructures
针对微波-光波量子转换效率低的问题，本文提出利用拓扑绝缘体薄膜的厚度无关拓扑法拉第效应增强光-磁振子耦合，理论上将Bi2Se3/YIG异质结构的转换效率提升至10^-4量级。
2024-07-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el physics.optics
Quantum Nonlinear Acoustic Hall Effect and Inverse Acoustic Faraday Effect in Dirac Insulators
该研究提出在时间反演不变但反演破缺的狄拉克绝缘体中，利用远低于狄拉克能隙的声波实现源于本征谷拓扑的量子非线性声学霍尔效应与逆声学法拉第效应，揭示了相关材料的量子化拓扑声电响应，为室温声电器件提供基础。
2024-07-01 cond-mat.mes-hall
Stochastic Faraday rotation induced by the electric current fluctuations in nanosystems
我们从理论上证明，在旋光半导体和半导体纳米系统中，电子的布朗运动导致穿过结构或从结构反射的光的偏振平面的时间波动，即，随机法拉第或克尔旋转效应。的影响的理论开发了一些突出的gyrotropic系统，如散装碲，合奏的手性碳纳米管，和GaAs为基础的量子阱的不同的晶体取向。我们表明，这些波动在热平衡的功率谱是成比例的系统的交流电导率。我们评估的贡献所造成的波动的电流，以及自旋，谷极化，和自旋电流的噪声的法拉第/克尔旋转。因此，法拉第和克尔旋转噪声的全光学测量提供了对半导体系统的输运性质的访问。
2016-10-31 cond-mat.mes-hall
Faraday rotation effect in periodic graphene structure
我们报道了周期性石墨烯片结构中的磁光旋转效应。由于石墨烯中载流子的无质量，磁响应非常灵敏，因此磁光旋转效应非常显著。我们预测，在红外区域，周期性石墨烯片结构的费尔德常数大约是稀土掺杂磁光玻璃的10-100倍。
2012-11-16 cond-mat.mes-hall
Transfer matrix approach for the Kerr and Faraday rotation in layered nanostructures
为了研究入射到由原子级薄导体和介质多层膜组成的多层膜系统上的光的偏振态的旋光性，我们提出了一种基于传输矩阵的一般方法。利用麦克斯韦方程组得到了原子级薄导电层的传输矩阵。我们推导出克尔（法拉第）旋转角和反射（透射）光的椭圆率作为入射角和光的偏振的函数的表达式。该方法通过计算置于介电多层膜顶部的量子反常霍尔态的双层石墨烯的克尔（法拉第）角来证明。在四带模型的框架下计算了双层石墨烯的光学电导率。
2016-03-07 cond-mat.mes-hall
Faraday rotation in graphene
在狄拉克模型的框架下，利用量子场论方法研究了单层石墨烯的磁光性质。我们揭示了一个很好的协议之间的狄拉克模型和最近的实验中的巨大法拉第旋转回旋共振。我们还预测其他政权时，效果很明显。悬浮和外延石墨烯的法拉第旋转和吸收的各种参数的样品上的一般依赖关系被揭示。
2012-11-29 cond-mat.mes-hall hep-th
Faraday rotation in bilayer and trilayer graphene in the quantum Hall regime
光学霍尔电导率，直接关系到法拉第旋转，理论上研究了双层和三层石墨烯。在双层石墨烯中，能带色散的三角弯曲不仅在出现小狄拉克锥的低能区域，而且在作为卫星共振序列的较高能量抛物线带中极大地影响法拉第旋转中的共振结构。在ABA-堆叠的三层，共振谱是一个有效的单层和双层贡献与带隙的叠加，而ABC三层具有独特的频谱特有的具有较强的三角形翘曲，其中与低能量狄拉克锥的信号应直接观察到由于一个大的Lifshitz跃迁能量（$\sim 10 meV$）。
2012-10-16 cond-mat.mes-hall
Faraday Rotation and Circular Dichroism Spectra of Gold and Silver Nanoparticle Aggregates
研究了贵金属纳米粒子团簇的磁光响应。我们考虑粒子的光致偶极子之间的相互作用。在磁场的存在下，最简单的非手性簇，二聚体，表现出圆二色性（CD）。二聚体的CD取决于磁场和光波矢量的方向。稠密星系团的CD对磁场的依赖性很弱。在从簇散射时，具有偏振方位$φ$的入射线偏振光变为椭圆偏振。偏振方位角旋转和椭圆度角变化是$2 φ$的正弦函数。团簇的各向异性和手征性控制了这些正弦函数的振幅和偏移。法拉第旋转和法拉第椭圆率也是$2 φ$的正弦函数。在表面等离子体激元频率附近，法拉第旋转和法拉第椭圆率增大。
2012-12-08 cond-mat.mes-hall physics.optics
Quantized Faraday and Kerr rotation and axion electrodynamics of a 3D topological insulator
拓扑绝缘体被认为是表现出响应函数根据基本物理常数量化的体磁电材料。在这里，我们降低了三维（3D）的Bi $_2$硒$_3$膜的化学势为$\sim$ 30毫电子伏以上的狄拉克点，并探测其低能量的电动力学响应中存在的磁场与高精度的时域太赫兹偏振。对于高于5 T的场，我们观察到量子化的法拉第和克尔旋转，而DC输运仍然是半经典的。一个非平凡的Berry相位偏移这些值的轴子电动力学和拓扑磁电效应的证据。在这些测量中使用的时间结构允许基于固态系统的拓扑不变量的精细结构常数的直接测量。
2016-12-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ultrafast Faraday Rotation Probe of Chiral Phonon-Polaritons in LiNbO3
本研究利用超快法拉第效应探测LiNbO₃中手性声子极化激元的时间反演对称性破缺运动，通过手性THz驱动场激发极化激元并结合逆法拉第效应感应磁矩，测得约11特斯拉的强感应磁场。
2025-07-29 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Faraday-rotation fluctuation spectroscopy with static and oscillating magnetic fields
通过法拉第旋转波动光谱学，人们通过传输样品的激光的偏振平面的法拉第诱导的波动来测量自旋噪声。在本文的第一部分，我们提出了一个理论模型，最近的实验中，碱性气体蒸汽和半导体，在一个{ \em静态}磁场的存在下进行。在静态场中，自旋噪声呈现共振线，揭示了电子的拉莫尔频率和自旋相干时间$T_2$。其次，我们讨论了在法拉第装置中使用{ \em振荡}磁场的可能性。在外加振荡场的情况下，可以观察到自旋噪声中的多光子吸收过程。此外，振荡场还可以帮助避免由于样品中的结构或化学不均匀性而导致的谱线展宽，从而提高自旋相干时间测量的精度。
2006-06-29 cond-mat.mes-hall
Dynamic chiral magnetic effect and Faraday rotation in macroscopically disordered helical metals
建立了电磁波在具有动态手征磁效应的无隙非均匀系统中传播的有效介质理论。该理论允许计算宏观无序引起的校正值的光学，以及手性磁导率。特别是，我们表明，光学电导率的空间波动引起的手征磁导率的有效值的修正。在实验上，这些校正可以被观察为在与材料的体等离子体共振相对应的频率附近的法拉第旋转角中的尖锐特征。预期此类特征不存在于单晶样品中。
2016-11-16 cond-mat.mes-hall
Phase effects due to previous pulses in time-resolved Faraday rotation measurements
时间分辨的法拉第旋转测量在半导体自旋动力学的研究中被证明是革命性的。在自旋寿命等于或大于激光重复时间的材料中，由于整个泵浦脉冲训练而引起的自旋极化的集体效应变得重要。在这里，我们讨论的相对相移的结果，从这些自旋。我们推导并实验验证了一个封闭形式的表达式，描述了这种相移，并在整个参数空间的特点。描述了基于这种相移的自旋寿命测量，并且我们讨论了所使用的模型必须被增强以适用的情况
2015-01-28 cond-mat.mes-hall
Magnetoterahertz Response and Faraday Rotation from Massive Dirac Fermions in the Topological Crystalline Insulator Pb$_{0.5}$Sn$_{0.5}$Te
Pb $_{1-x}$ Sn $_x$ Te已被证明是一个有趣的可调拓扑晶体绝缘体系统。本文对Pb $_{0.5}$ Sn $_{0.5}$ Te薄膜的磁太赫兹光谱进行了研究。在没有任何附加假设的情况下，提取了圆基中的复法拉第旋转角和光学电导率。我们的太赫兹响应的定量测量使我们能够表明，所研究的样品包含两种类型的散装船。一种是$p$型，起源于三维狄拉克带。另一个是$n$型，似乎来自更传统的3D波段。这两种类型的载体显示不同的回旋共振色散。通过模拟空穴载流子的回旋共振，可以确定费米能级和费米速度。此外，$p$型和$n$型载流子的散射率表现出相反的场依赖性，这可能是由于它们在磁场下不同的朗道能级展宽行为。我们的工作为分离Dirac和Weyl半金属中体态的实拓扑特征提供了一种新的方法。
2019-04-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Faraday effect and fragmentation of ferromagnetic layers in multilayer Co/Cu(111) nanofilms
为了研究磁性非活性金属层对多层铁磁/普通金属薄膜中法拉第效应的影响，研究了多层[Co/Cu]纳米薄膜中光偏振面的法拉第旋转角与磁场的关系.结果表明，法拉第旋转随铜层的厚度。法拉第旋转对Cu层厚度的依赖性由单调分量和非单调分量组成，单调分量即角度随着Cu层厚度的增加而逐渐上升，非单调分量由两个极小值表示。在有效介质法的框架下，法拉第旋转的单调变化得到了满意的描述。两个极小值解释与Co层碎片由于尺寸的影响，在Cu层上的电子量子化形成的Co团簇在沉积过程中的薄膜。
2020-03-16 cond-mat.mes-hall
Magnon Waves on Chains of YIG particles: Dispersion Relations, Faraday Rotation, and Power Transmission
本文计算了球形或圆柱形钇铁石榴石（YIG）颗粒周期链上磁振子波的色散关系。我们使用准静态近似，当$kd \ll 1$，其中$k$是波数和$d$粒子间距适当。在这种情况下，由于相邻粒子上的局域磁激发之间的磁偶极-偶极相互作用，色散磁振子波可以沿着链传播。波类似于由相邻金属颗粒上的等离子体激元之间的电偶极-偶极相互作用产生的等离子体激元波。磁振子波可以是纵向（$L$）、横向（$T$）或椭圆偏振的。我们发现线偏振磁振子波在沿链传播时发生法拉第旋转。法拉第旋转的量可以通过改变磁导率张量的非对角分量来调节。我们还讨论了使用这些耦合的磁振子波沿链的无线电力传输的可能性。
2016-05-28 cond-mat.mes-hall
Faraday rotation in photoexcited semiconductors: an excitonic many-body effect
这封信将光激发半导体中的法拉第旋转归因于"泡利相互作用“，即\emph{i}。\emph{e} .，在样品中存在的实激子和耦合到线性偏振光的$σ_{\pm}$部分的虚激子之间进行载流子交换。虽然\emph{direct Coulomb}相互作用将亮激子散射成亮激子，但无论它们的自旋是什么，\emph{Pauli}相互作用都是针对亮激子\emph{with same spin only}。这使得这些泡利相互作用完全负责折射率差异，这来自于其中创建的虚拟激子和重组的虚拟激子与不同载流子形成的过程。为了用光子失谐和激子密度来描述这种差异，我们使用了我们新的相互作用激子的多体理论。它的多臂“湿婆”图为$N$身体交换使透明的物理参与的各种条款。这项工作还表明了法拉第旋转和激子光学斯塔克效应之间存在的有趣的联系。
2005-05-31 cond-mat.mes-hall
Quantitative Measurements of Giant and Quantized Microwave Faraday Rotation
本文报道了在GaAs/AlGaAs半导体异质结中用高迁移率二维电子气（2DEG）进行的{ \it定量}微波法拉第旋转测量。在磁场中，由于洛伦兹力对二维电子气中的电子的作用而产生霍尔效应和法拉第效应。与霍尔效应一样，在低磁场下观察到经典法拉第效应，在高磁场下观察到量子化法拉第效应。2DEG的高电子迁移率使得能够在$B \simeq 100$ ~mT的适度磁场下实现$(\simeq0.8$ ~rad的巨大单程法拉第旋转。在量子机制中，我们发现法拉第旋转$θ_F$以$α^*= 2.80(4)α$为单位量子化，其中$α\simeq 1/137$是精细结构常数。旋转量子$α^* > α$的增强归因于波导结构内的电磁约束。
2020-08-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Pump-Probe Faraday Rotation and Ellipticity in an Ensemble of Singly Charged Quantum Dots
描述了单电荷量子点（QD）单层和多层系综的自旋法拉第旋转、克尔旋转和椭圆率信号。微观理论考虑了单个泵浦脉冲激发和这种脉冲的训练的效果，这在长驻留电子自旋相干时间的情况下导致电子自旋极化的稳定分布。单色和双色泵浦探测设置进行的计算表明，三个实验技术：法拉第旋转，克尔旋转和椭圆率测量提供互补的信息，一个非均匀的量子点系综。量子点的三维系综的微观理论的发展与这些影响的唯象描述一致。计算了不同实验条件下抽运-探测法拉第旋转、克尔旋转和椭圆率信号的典型时变迹线。
2009-06-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Giant Faraday rotation of high-order plasmonic modes in graphene-covered nanowires
纳米线中的等离子体法拉第旋转表现为高阶表面等离子体极化激元（SPP）模式的空间强度分布围绕纳米线轴的旋转。在这里，我们从理论上预测了巨大的法拉第旋转的SPP石墨烯涂层的磁光活性纳米线上传播。在沿着纳米线轴指向的外部磁场反转时，一些高阶等离子体激元模式可以在中红外频率下在约500 nm的尺度上旋转高达~ 100度。通过化学掺杂或栅极电压调谐石墨烯中的载流子浓度允许控制SPP性质，并且特别是高阶方位角模式的旋转角。我们的研究结果打开了一扇大门，新的等离子体激元的应用，从基于硅基法拉第隔离器的量子光学应用中的磁控制。
2016-06-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Second Harmonic Helicity and Faraday Rotation in Gated Single-Layer 1T$'$-WTe$_2$
WTe $_2$的单层1 T $'$相为非线性霍尔效应和高温量子自旋霍尔输运等奇异物理性质提供了丰富的平台。利用连续介质模型和图解法计算了单层1 T $'$ $_2$在外加垂直电场和电子掺杂调制下的二次谐波电导率。我们得到了有限的螺旋度和法拉第旋转的二次谐波信号响应线偏振入射光的存在下的时间反演对称。二次谐波信号的螺旋度是高度可控的，通过改变偏置电位，并作为非线性霍尔电流的光学指标。我们的研究激励未来的实验研究的螺旋度光谱的二维材料。
2022-01-03 cond-mat.mes-hall
Faraday and Kerr rotation due to photoinduced orbital magnetization in two-dimensional electron gas
本研究从理论上探究二维电子气中光致轨道磁化引发的法拉第与克尔旋转，建立带内微观理论，发现频率近简并时的共振效应并量化旋转角，同时分析了周围介质介电对比度的影响。
2023-06-14 cond-mat.mes-hall
Faraday effect in graphene enclosed in an optical cavity and the equation of motion method for the study of magneto-optical transport in solids
我们表明，通过封闭在光学腔中的石墨烯，在红外区产生巨大的法拉第旋转，并在可见光范围内可测量的法拉第旋转角成为可能。给出了相关制度下法拉第旋转角的霍尔阶跃的显式表达式。在这个问题的背景下，我们开发了一个运动方程（EOM）方法计算金属和半导体的磁光性质。结果表明，适当的正则化EOM解决方案是完全等价的Kubo公式。
2012-01-06 cond-mat.mes-hall
Effects of interband transitions on Faraday rotation in metallic nanoparticles
Kansas State University（堪萨斯州立大学）；Rose-Hulman Institute of Technology（罗斯-赫尔曼理工学院）
本文基于量子模型研究金属纳米颗粒在直流磁场下的法拉第旋转，探讨能带跃迁对光学频率的影响，并与Drude模型进行比较。
2013-05-06 cond-mat.mes-hall
Faraday Rotation and One-Way Propagation of Plasmon Waves on a Nanoparticle Chain
我们计算了在静磁场${\bf B}$和液晶基质中沿金属纳米颗粒链传播的等离子体波的色散关系。利用准静态近似和偶极-偶极近似处理不同纳米粒子表面等离子体激元之间的相互作用，得到了色散关系。对于沿粒子链传播的等离子体激元，在一个平行的液晶主机和一个字段的链，我们发现一个小的，但有限的，法拉第旋转角。在一个胆甾相液晶主机和一个平行于链的磁场，左，右移动波的色散关系被发现是不同的。对于某些频率，等离子体波可以仅在两个方向中的一个方向上传播。
2015-06-22 cond-mat.mes-hall
Giant Faraday rotation induced by Berry phase in bilayer graphene under strong terahertz fields
半导体中的高阶太赫兹（THz）边带产生（HSG）是一种与高次谐波产生类似的物理现象，但频率要低得多。研究发现，弱光激发的电子-空穴对在强太赫兹场的驱动下，可以沿循环路径积累Berry相。在单层MoS $_2$中，Berry相位表现为短脉冲激发下发射信号的法拉第旋转角。本文将THz极端非线性光学中的Berry相位理论应用于具有Bernal堆积的偏压双层石墨烯，该石墨烯具有与单层MoS $_2$相似的Bloch带特征和光学性质，如时间反演相关的谷和谷对比光学选择规则。双层石墨烯具有比单层MoS $_2$大得多的Berry曲率，这导致光发射的巨大法拉第旋转（对于频率为1 THz且强度为8 kV/cm的THz场，$\sim$为1 rad）。这为使用双层石墨烯和低功率THz激光器用于超快电光器件提供了机会。
2013-07-30 cond-mat.mes-hall
Polariton spin Faraday rotation dynamics in a GaAs microcavity
极化子自旋携带着激子和光子自旋的结合，表现为III-V族量子阱微腔系统中的圆极化发射度。自旋系统的弛豫过程是一个复杂的问题，因为它涉及到上极化激元支或下极化激元支，共振极化激元激发过程或非共振极化激元激发过程，以及粒子处于强耦合区或弱耦合区。本文报道了在GaAs单量子阱微腔中，利用泵浦-探测系统中共振激发的时间分辨极化激元光致发光，测量极化激元自旋法拉第旋转时间的实验结果。
2014-04-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Theoretical investigations on Kerr and Faraday rotations in topological multi-Weyl Semimetals
该研究基于Kubo响应理论，探究无外磁场下时间反演破缺多外尔半金属的Kerr与Faraday旋转特性，揭示拓扑电荷对偏振旋转的调控规律，为实验鉴别不同类型外尔半金属及表面费米弧提供理论依据。
2023-07-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Faraday Rotation in a Disordered Medium
本文计算了三维无序平板在扩散状态下的法拉第旋转角。结果表明，它是磁场或介质内部性质的振荡函数，正比于非弹性平均自由程与平均自由程之比，即正比于光子散射的平均次数。在光子弹性平均自由程最小的频率处实现最大旋转。考虑到最大交叉图，我们得到了极性后向散射光的旋转角。后者导致的后向散射波的椭圆率，可以作为弱本地化的前兆。
2013-04-24 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall physics.optics
Giant Faraday rotation in single- and multilayer graphene
光学法拉第旋转是时间反演对称性磁破缺最直接和最重要的表现形式之一。旋转角度与光传播的距离成正比，到目前为止，只有在宏观厚度的样品和有效厚度为几纳米的二维电子气中才观察到相当大的影响。在这里，我们证明了一个单一的碳原子层-石墨烯-在适度的磁场中将极化转向几度。的旋转被发现是强烈增强的共振起源于回旋效应在经典制度和量子制度的朗道能级间跃迁。结合双极掺杂的可能性，这开辟了在快速可调谐的红外线磁光器件中使用石墨烯的途径。
2010-07-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Effect of pump-probe detuning on the Faraday rotation and ellipticity signals of mode-locked spins in InGaAs quantum dots
利用泵浦-探测光谱研究了单电荷（In，Ga）As/GaAs量子点系综中的法拉第旋转和椭圆率信号。对于简并泵浦和探测，我们观察到法拉第旋转信号的幅度首先随着泵浦和探测之间的时间间隔的增加而增长，然后观察到大的时间间隔的衰减。另一方面，椭圆率信号的时间行为是规则的：其幅度随着分离而衰减。相比之下，对于失谐的泵浦和探测，法拉第旋转和椭圆信号都表现出类似的和常规的行为。实验结果在最近发展的微观理论的框架中得到了很好的描述[Phys.Rev.B80，104436（2009）]。计算和实验数据之间的比较，使我们能够提供洞察电子自旋进动频率的光谱依赖性和提取的电子g因子依赖于能量。
2010-08-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
High-Resolution Faraday Rotation and Electron-Phonon Coupling in Surface States of the Bulk-Insulating Topological Insulator Cu$_{0.02}$Bi$_2$Se$_3$
利用时域太赫兹磁谱研究了拓扑绝缘体Cu $_{0.02}$ Bi $_2$ Se $_3$和Bi $_2$ Se $_3$薄膜的低频光学响应。与场和频率的依赖性，这样的实验提供了足够的信息来测量多个导电沟道的迁移率和载流子密度同时。我们观察到尖锐的回旋共振（CR）在这两种材料。掺入Cu $_{0.02}$ Bi $_2$ Se $_3$中的少量Cu诱导了仅具有\textit{single}型导电的真正的体绝缘体，其具有总片载流子密度$\sim4.9\times10^{12}/$ cm $^{2}$和高达4000 cm $^{2}/$ V $\cdot$ s的迁移率。这是一致的传导从两个几乎相同的拓扑表面状态（TSS）的顶部和底部的膜与化学势$\sim$ 145毫电子伏以上的狄拉克点和散装的差距。CR在高场时变宽，我们将这种效应归因于电子-声子相互作用。这种分配是支持一个扩展的德鲁德模型分析的零场德鲁德电导。相比之下，在正常的Bi $_2$硒$_3$薄膜中观察到两个导电通道，我们开发了一种自洽的分析方法来区分占主导地位的TSS和共存的琐碎的体/2DEG状态。我们在Cu $_{0.02}$ Bi $_2$ Se $_3$上的高分辨率法拉第旋转光谱为在实验可实现的条件下观察量子化法拉第旋转铺平了道路，以将化学势推到最低的朗道能级。
2016-03-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Observation of topological Faraday and Kerr rotations in quantum anomalous Hall state by terahertz magneto-optics
三维拓扑绝缘体的电动力学响应由拉格朗日形式的普适磁电$E\cdot B$项组成。量子化的磁电耦合效应，即拓扑磁电效应，被认为可以引起奇异现象，包括普遍的低能磁光效应。在这里，我们报告的长期寻求的TME效应，这是例示的磁光法拉第和克尔旋转的量子反常霍尔（QAH）状态的磁性TI表面的太赫兹磁光的实验演示。由所观察到的法拉第和克尔旋转角而不是任何材料参数（例如介电常数和磁化率）组成的普适关系很好地展示了在量子化极限中朝向精细结构常数$α$ $(= 2πe^2/hc \sim 1/137)$的轨迹。我们的研究结果将为具有突现拓扑函数的多功能TME效应铺平道路。
2016-03-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Radiofrequency driving of coherent electron spin dynamics in $n$-GaAs detected by Faraday rotation
本文提出了一种研究半导体自旋动力学的新的泵浦-探测方法，该方法是通过振荡射频（rf）磁场脉冲泵浦载流子自旋，并通过测量短激光脉冲的法拉第旋转进行探测。我们在$n$ -GaAs上演示了这种技术，并观察了在射频脉冲激发过程中和之后相干自旋进动的开始和衰减。我们表明，射频场共振地址的电子自旋与拉莫尔频率接近的射频场。这打开了机会，以确定均匀的自旋相干时间$T_2$，这是无法直接在标准的全光泵浦探测实验。
2019-04-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Terahertz Faraday and Kerr rotation spectroscopy of Bi$_{1-x}$Sb$_x$ films in high magnetic fields up to 30 Tesla
我们报告的太赫兹法拉第和克尔旋转光谱测量的结果薄膜的$\text{Bi}_{1-x}\text{Sb}_{x}$，合金系统，表现出半金属到拓扑绝缘体的过渡作为Sb组合物$x$的增加。采用单次激发时域太赫兹光谱仪和台式脉冲微型线圈磁体，在高达30 T的磁场中进行了测量，观察到半金属（$x < 0.07$）和拓扑绝缘体（$x > 0.07$）样品之间明显不同的行为。半金属薄膜的法拉第和克尔旋转光谱显示出明显的下降，随着磁场的蓝移，而拓扑绝缘体薄膜的光谱是正的和无特征的，随着磁场的增加振幅增加，并最终在高场（$>$ 20 T）饱和。半金属膜的椭圆率谱显示出共振，而拓扑绝缘体膜没有检测到椭圆率。为了解释这些观察结果，我们开发了一个理论模型的基础上现实的能带参数和久保公式计算的Landau量子化的电荷载流子的光学电导率。我们的计算定量再现了所有的实验特征，建立了法拉第和克尔信号的半金属膜主要产生从体空穴回旋共振，而在拓扑绝缘体膜的信号表示来自多个电子和空穴口袋的表面载流子的综合效应。这些结果表明，使用高磁场太赫兹磁偏振，结合详细的电子结构和电导率计算，使我们能够明确识别和定量确定独特的贡献，从不同种类的载体的拓扑和非拓扑性质的Bi $_{1-x}$ Sb $_x$。
2019-06-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
High-performance broadband Faraday rotation spectroscopy of 2D materials and thin magnetic films
提出了一种用于微米尺度测量的法拉第旋转光谱技术。光谱采集速度的许多数量级快于国家的最先进的调制光谱设置证明。实验方法是基于电荷耦合器件检测，避免速度限制组件，如偏振调制器与锁定放大器。同时，FRS光谱在宽光谱范围（525 nm - 800 nm）内以20 $μ$ rad（0.001 $^\circ$）的灵敏度获得，这与最先进的偏振调制技术相当。新的测量技术还可以自动消除不需要的法拉第旋转背景。使用该装置，我们进行法拉第旋转光谱的激子在hBN封装的原子级薄半导体WS $_2$下的磁场高达1.4 T在室温和液氦温度。我们测定了室温下的A激子g因子为-4.4 $\pm$ 0.3，液氦温度下的A激子g因子为-4.2 $\pm$ 0.2。此外，我们进行FRS和磁滞回线测量的非晶磁性Tb $_{0.2}$ Fe $_{0.8}$合金的20 nm厚的膜。
2022-04-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast THz Faraday Rotation in Graphene
采用太赫兹（THz）法拉第旋转测量研究p型CVD石墨烯中的载流子动力学。我们在磁场中使用静态和时间分辨偏振敏感的THz透射测量来探测GaAs、InP和石墨烯中的自由载流子。静态测量探测平衡载流子密度和动量散射率。时间分辨（光泵/太赫兹探测）测量探测光激发后这些量的变化。在典型的CVD石墨烯样品中，我们发现在800 nm处用1*10^13光子/cm 2脉冲光激发后0.5ps，有效空穴散射时间从37 fs降低到34.5fs，而载流子浓度从2.0*10^12/cm 2增加到2.04*10^12/cm 2，导致膜的电导率瞬时降低。
2014-10-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anomalous Faraday effect in a $\mathcal{P}\mathcal{T}$-symmetric dielectric slab
本文讨论了在规则介质平板的两个边界上都有两个复$δ$势的简单宇称-时间（$\mathcal{P}\mathcal{T}$）对称模型中法拉第旋转角的类相变反常行为。在反常相位下，其中一个法拉第旋转角可能变为负值，两个法拉第旋转角都出现光谱奇异性，并在奇异点附近产生强烈的增强。
2022-09-26 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Frequency-dependent Faraday and Kerr rotation in anisotropic nonsymmorphic Dirac semimetals
本研究计算了非对称性保护的各向异性狄拉克半金属中频率相关的法拉第和克尔旋转角，发现零频极限下旋转角为$2α_F$，并在接近塞曼能隙吸收边时出现对数增强，表明此类材料可用于磁光偏振旋转器件。
2023-06-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Electron spin dynamics of Ce$^{3+}$ ions in YAG crystals studied by pulse-EPR and pump-probe Faraday rotation
利用脉冲电子顺磁共振和时间分辨抽运探测法拉第旋转研究了重掺铈钇铝石榴石晶体中Ce $^{3+}$离子的自旋弛豫动力学。这两种技术都解决了4 $f$基态，而泵浦-探测法拉第旋转也提供了对激发的5 $d$态的访问。在低温下测量了Ce $^{3+}$基态的毫秒级自旋晶格弛豫时间$T_1$、微秒级自旋相干时间$T_2$和$\sim 10$ ns级非均匀自旋退相时间$T_2^*$. Ce $^{3+}$离子的自旋-晶格弛豫是由于涉及125 cm $^{-1}$处的光学声子模的修改的拉曼过程。在较高温度下的弛豫通过在约$\hbar ω\approx 228$ cm $^{-1}$处的$^{2}$ F $_{5/2}$项的第一激发能级。观察到Ce $^{3+}$与$^{27}$ Al核的超精细相互作用所提供的效应。
2017-09-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
