利用非线性光学技术观察可调谐的手性自旋结构

《Nature Communications》：Observation of tunable chiral spin textures with nonlinear optics

　　

摘要

手性自旋结构，如自旋螺旋和斯格明子，对于推动自旋电子学的发展具有重要意义，因为它们能够实现超薄、低能耗的存储器以及高密度的数据存储与处理功能。然而，由于合适的宿主材料较为稀缺，再加上对这些复杂手性磁态进行表征时面临的巨大实验挑战，其实际应用仍然受到限制。在此，我们报道了利用非线性光学技术在范德瓦尔斯磁体CrPS₄中观测到可调控的手性磁结构。这些可调控的结构在不同的磁场和温度条件下，会因层间及层内自旋耦合而表现出强烈的手性三阶非线性光学响应。如此显著的手性非线性光学响应表明，非线性光学检测方法在探究非共线磁序方面具有强大的能力和高灵敏度。此外，我们的研究结果表明，范德瓦尔斯磁体及其异质结构有望成为可重构自旋光子学和自旋电子学的理想平台，通过独特的层内及层间自旋耦合特性以及光子与电子之间的有效自旋相互作用，实现光学、电学和磁学性质的整合。