Терахерцовая динамика спина в ортоферритах редкоземельных элементов

Недавний интерес к разработке быстрых спинтронных устройств и лазерноуправляемых магнитных твердых тел вызвал значительные экспериментальные и теоретические усилия по изучению и управлению ультрабыстрой динамикой в материалах. Исследования динамики спина в терахерцовом (THz) частотном диапазоне особенно важны для выяснения микроскопических путей к новым функциональным возможностям устройств. В настоящем обзоре рассматриваются THz-феномены, связанные с динамикой спина в ортоферритах редкоземельных элементов — классе материалов, перспективных для антиреомантического (антiferromagnetic) спинтроники. Мы развиваем эту тему, выделяя четыре ключевых элемента. (1) Сначала описывается THz-спектроскопия спиновых возбуждений для исследования магнитных фазовых переходов в термическом равновесии. В то время как акустические магноны служат полезными индикаторами переходов перенастройки спиновой структуры, электромагноны, возникающие из динамических магнетоэлектрических связей, являются признаком фаз со сломанной инверсной симметрией при низких температурах. (2) Далее рассматривается сценарий сильного лазерного возбуждения, в котором система выводится далеко из равновесия и тем самым подвергается изменениям ландшафта свободной энергии. Обсуждаются микроскопические пути ультрабыстрого лазерного управления магнитным упорядочением. (3) Кроме того, в обзоре приведены различные протоколы управления когерентными THz-магнонами во времени и пространстве, что представляет собой полезные возможности для приложений в антиреомантической (антiferromagnetic) спинтронике. (4) Наконец, даются новые взгляды на связь между динамическим магнитным взаимодействием в конденсированных средах и дилковским (Dicke) сверхизлучательным (суперрадиантным) фазовым переходом в квантовой оптике. Представляя обзор множества THz-спиновых явлений, наблюдаемых в одном классе материалов, мы надеемся содействовать междисциплинарным усилиям, активно ищущим связи между подсекторами спинтроники, что облегчит создание новых протоколов активного управления спином и квантовой фазовой инженерии.