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Probing the Ferromagnetism and Spin Wave Gap in VI3 by Helicity-Resolved Raman Spectroscopy.
Nano Letters ( IF 9.6 ) Pub Date : 2020-07-06 , DOI: 10.1021/acs.nanolett.0c02029 BingBing Lyu 1 , YiFan Gao 1 , Yujun Zhang 1 , Le Wang 2 , Xiaohua Wu 1 , Yani Chen 1 , Jiasheng Zhang 3 , Gaomin Li 1 , Qiaoling Huang 1 , Naipeng Zhang 1 , Yuanzhen Chen 1, 2 , Jiawei Mei 1, 2 , Hugen Yan 3 , Yue Zhao 1, 2 , Li Huang 1 , Mingyuan Huang 1
Nano Letters ( IF 9.6 ) Pub Date : 2020-07-06 , DOI: 10.1021/acs.nanolett.0c02029 BingBing Lyu 1 , YiFan Gao 1 , Yujun Zhang 1 , Le Wang 2 , Xiaohua Wu 1 , Yani Chen 1 , Jiasheng Zhang 3 , Gaomin Li 1 , Qiaoling Huang 1 , Naipeng Zhang 1 , Yuanzhen Chen 1, 2 , Jiawei Mei 1, 2 , Hugen Yan 3 , Yue Zhao 1, 2 , Li Huang 1 , Mingyuan Huang 1
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Circularly polarized light carries light spin angular momentum, which may lead helicity-resolved Raman scattering to be sensitive to the electronic spin configuration in magnetic materials. Here, we demonstrate that all Raman modes in the 2D ferromagnet VI3 show different scattering intensities to left and right circularly polarized light at low temperatures, which gives direct evidence of the time-reversal symmetry breaking. By measuring the circular polarization of the dominant Raman mode with respect to the temperature and magnetic field, the ferromagnetic (FM) phase transition and hysteresis behavior can be clearly resolved. Besides the lattice excitations, quasielastic scattering is detected in the paramagnetic phase, and it gradually evolves into the acoustic magnon mode at 18.5 cm–1 in the FM state, which gives the spin wave gap that results from large magnetic anisotropy. Our findings demonstrate that helicity-resolved Raman spectroscopy is an effective tool to directly probe the ferromagnetism in 2D magnets.
中文翻译：
通过螺旋分辨拉曼光谱探测VI3中的铁磁性和自旋波间隙。
圆偏振光携带自旋角动量，这可能导致螺旋度分辨拉曼散射对磁性材料中的电子自旋结构敏感。在这里，我们证明了二维铁磁体VI 3中的所有拉曼模式在低温下对左右圆偏振光显示出不同的散射强度，这为时间反转对称性破裂提供了直接证据。通过测量相对于温度和磁场的主要拉曼模式的圆极化，可以清楚地解决铁磁（FM）相变和磁滞行为。除了晶格激发，在顺磁相中还检测到准弹性散射，并在18.5 cm –1处逐渐演化为声磁振子模式。在FM状态下，产生的自旋波隙是由较大的磁各向异性引起的。我们的发现表明，螺旋解析拉曼光谱法是直接探测2D磁体中铁磁性的有效工具。
更新日期：2020-08-12
中文翻译：
通过螺旋分辨拉曼光谱探测VI3中的铁磁性和自旋波间隙。
圆偏振光携带自旋角动量，这可能导致螺旋度分辨拉曼散射对磁性材料中的电子自旋结构敏感。在这里，我们证明了二维铁磁体VI 3中的所有拉曼模式在低温下对左右圆偏振光显示出不同的散射强度，这为时间反转对称性破裂提供了直接证据。通过测量相对于温度和磁场的主要拉曼模式的圆极化，可以清楚地解决铁磁（FM）相变和磁滞行为。除了晶格激发，在顺磁相中还检测到准弹性散射，并在18.5 cm –1处逐渐演化为声磁振子模式。在FM状态下，产生的自旋波隙是由较大的磁各向异性引起的。我们的发现表明，螺旋解析拉曼光谱法是直接探测2D磁体中铁磁性的有效工具。
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