Abstract:

磁彈耦合是磁性材料的重要性能之一，可用于超聲換能器，研發(fā)高性能聲吶等。磁性絕緣體中的磁彈耦合效應(yīng)涉及固體物理中兩種重要的元激發(fā)——聲子與磁振子。另一方面，磁性絕緣體中自旋流通過自旋波（磁振子）的方式進(jìn)行傳播。石榴石型亞鐵磁絕緣體，具有自旋擴(kuò)散長度長、磁彈耦合強(qiáng)的特點(diǎn)，是研究磁振子與聲子相互作用的理想體系。最近，T. Kikkawa等人在釔鐵石榴石 (YIG)中通過自旋塞貝克效應(yīng)觀察到自旋波（磁振子）與晶格彈性波（聲子）之間的共振耦合[1]。

本工作選取ReIG (Re=Y,Tb,Dy)外延薄膜體系，通過自旋塞貝克效應(yīng)，研究了磁振子聲子耦合形成的準(zhǔn)粒子——磁振子極化子，獲取了自旋塞貝克系數(shù)受磁振子極化子的影響機(jī)制，得到了隨溫度變化的依賴關(guān)系[2,3]。進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)磁振子極化子產(chǎn)生時(shí)，對(duì)應(yīng)的自旋塞貝克系數(shù)隨溫度升高呈現(xiàn)由谷到峰的變化。理論研究指出，自旋塞貝克系數(shù)的變化來源于高溫時(shí)磁振子散射中四磁振子的貢獻(xiàn)，導(dǎo)致磁振子總散射率超過聲子的總散射率，從而改變了自旋塞貝克系數(shù)的峰型。上述工作揭示了當(dāng)磁振子與聲子耦合產(chǎn)生磁振子極化子時(shí)，磁振子與聲子之間散射的作用機(jī)制，為提高自旋塞貝克系數(shù)提供了新思路，將有助于高效磁彈耦合和自旋熱電材料的設(shè)計(jì)和制備。

[1] Kikkawa, T.; Shen K.; Flebus B.; et al. Phys. Rev. Lett. 2016, 117: 207203.

[2] Man H.; Shi Z.; Xu G.; et al. Phys. Rev. B 2017, 96: 100406.

[3] Shi. Z.; Xi Q.; Li J.; et al. Phys. Rev. Lett. 2021, 127: 277203

Bio:

時(shí)鐘，男，現(xiàn)同濟(jì)大學(xué)物理科學(xué)與工程學(xué)院教授。復(fù)旦大學(xué)本科、博士，美國加州大學(xué)河濱分校訪問學(xué)者。目前主要研究興趣為自旋熱電子學(xué)、自旋電子輸運(yùn)過程及磁性材料相關(guān)的基礎(chǔ)與應(yīng)用研究。