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Laser excitation of magnons in NiO via spin–phonon coupling

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作者
Wei Shi,Yangkai Wang,Hongchuan He,Qiuping Huang,Zhengping Fu,Jianlin Wang,Yalin Lu
出处
期刊:Journal of Applied Physics [American Institute of Physics]
卷期号:135 (7) 被引量:1
标识
DOI:10.1063/5.0180625
摘要

Antiferromagnetic materials have recently been proposed as new types of terahertz (THz) range spintronic devices owing to their ultrafast spin dynamics. Manipulating their spin dynamics expediently, however, remains a key challenge. Here, we demonstrate the laser excitation of magnons in a prototypical antiferromagnet NiO via spin–phonon coupling. The terahertz time-domain spectrum revealed the frequencies of antiferromagnetic magnons near 1 THz. Laser excitations in the visible spectrum caused a noticeable softening of the magnons. Raman spectroscopy results established the presence of optical phonons. The laser heating effect was excluded by finite-element analysis and variable-temperature measurements. The temperature- and power-dependent properties suggest an optical phonon–magnon coupling mechanism. Laser excitation raises the optical phonon temperature, linked with the magnon temperature, via the magnon–phonon interaction. Consequently, the magnon temperature rises, and the magnon mode frequency softens. Our findings shed light on spin–phonon coupling in antiferromagnetic insulators and open a route for creating rapid opto-spintronic devices that utilize antiferromagnetic materials.
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