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光磁相互作用及自旋极化的光学调控

ISSN号：1000-0542
期刊名称：《物理学进展》
时间：0
分类：O43[机械工程—光学工程;理学—光学;理学—物理]
作者机构：[1]上海大学理学院物理系,上海200444, [2]山东师范大学物理与电子科学学院,山东250014
相关基金：致谢上海大学超快光子学实验室开展光磁相互作用的研究已走过十年历程.在这个过程中得到许多老师和同学的指导和帮助,在此一并表示感谢：在半导体及其纳米结构中的自旋光注入和弛豫动力学研究中,受到中山大学赖天树教授和中科大吴明卫教授在实验和理论方面的帮助;基于光磁逆法拉第效应研究中,福州师范大学陈建中教授提供了高质量磁光晶体;利用THz脉冲研究白旋极化波的激发和相干控制,上海大学曹世勋教授提供了各种高质量的稀土铁氧化物单晶;澳大利亚University of Wollongong的程振祥教授提供了多种高质量多铁薄膜样品;天津大学太赫兹研究中心的韩家广和田振教授对强磁场下THz时域光谱的测试提供了很多帮助;感谢上海大学超快光子学课题组成员戴晔、阎晓娜、林贤、李栋、李高芳、周润泽、张郑兵、徐悦、薛新、张文涛、张泽宇和江俊杰等的出色工作.这项工作得到国家自然科学基金（10774099,11174195,11247290,11304186）,高等学校博士点专项科研基金（20123018110003）,上海市浦江人才计划（06PJ14042）,上海科委科技攀登计划（09530501100）,上海市教委创新重点项目（14ZZ101）和上海高校特聘教授（东方学者）岗位计划的资助.部分工作还受到山东师范大学优秀青年骨干教师国际合作培养计划的资助.

关键词：自旋电子学, 超快光谱, 太赫兹, 半导体及纳米结构, 铁磁薄膜, 反铁磁晶体, 多铁性薄膜, 超快退磁, 逆法拉第效应, 相干控制, 自旋流, spintronics, ultrafast spectroscopy, terahertz, semiconductor nanostructures, ferromagnetic films, multiferroic, ultrafast demanetization, inverse Faraday effect, coherent control, spin current

中文摘要：

近年来，超短激光脉冲的发展为人们在极端时间尺度上研究光与物质的相互作用提供了有效工具。皮秒时间尺度上研究磁有序材料中的自旋动力学过程已经成为凝聚态物理研究的热点，促进了自旋电子学的发展。本论文基于飞秒激光抽运一探测技术，介绍了半导体及其纳米结构中光注入自旋极化及其弛豫过程；综述了铁磁性薄膜中的超快退磁，激光诱导磁阻尼进动和逆法拉第效应；利用太赫兹脉冲的磁场分量，研究了反铁磁晶体中自旋共振模式的激发，相干控制以及自旋重取向的探测；最后介绍了超快光谱用于研究多铁性材料中电子、晶格和自旋间的耦合。了解不同材料在超快时间尺度上的磁光、光磁效应的最新进展，有助于在磁有序的超快光控制研究领域做出原创性的工作。

英文摘要：

Recently, the development of ultrashort pulse laser technology provides an effective tool for investigating the interaction of light and matter on critical timescales. The studies on spin dynamics have become a new forefront of condensed matter physics.In this review, we attempt to analyze the rich physics of dynamical electron spins pumped and probed by time-domain optical measurements focusing on common attributes revealed by diverse materials. The spin injection and relaxation are the central problems of spintronics in semiconductors. We discuss the mechanism of ultrafast demagnetization and spin procession in magnetically ordered structures. Our interests also include the opto-magnetic effect, spin wave excitation and coherent control with THz magnetic field. Finally, important information on charge-lattice and spin-lattice coupling can be provided by ultrafast spectroscopy.

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