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Autoren: Boventer, Isabella
Simensen, H. T.
Brekke, Bjørnulf
Weides, Martin
Anane, A.
Kläui, Mathias
Brataas, A.
Lebrun, Romain
Titel: Antiferromagnetic cavity magnon polaritons in collinear and canted phases of hematite
Online-Publikationsdatum: 15-Jun-2023
Erscheinungsdatum: 2023
Sprache des Dokuments: Englisch
Zusammenfassung/Abstract: Cavity spintronics explores light-matter interactions at the interface between spintronic and quantum phenomena. Until now, studies have focused on the hybridization between magnons in ferromagnets and cavity photons. Here, we realize antiferromagnetic cavity magnon polaritons. Hybridization arises from the interaction of the collective spin motion in single hematite crystals (α- Fe 2 O 3 ) and the microwave field of integrated cavities operating between 18 and 45 GHz. We show theoretically and experimentally that the photon-magnon coupling in the collinear phase is mediated by the dynamic Néel vector and the weak magnetic moment in the canted phase by measuring across the Morin transition. We show that the coupling strength, ~ g , scales with the anisotropy field in the collinear phase and with the Dzyaloshinskii-Moriya field in the canted phase. We reach the strong-coupling regime in both canted (cooperativity C > 70 for selected modes at 300 K) and noncollinear phases (C > 4 at 150 K), and thus, towards coherent information-exchange-harnessing antiferromagnetic cavity magnon polaritons. These results provide evidence for a generic strategy to achieve cavity magnon polaritons in antiferromagnets for different symmetries, opening the field of cavity spintronics to antiferromagnetic materials.
DDC-Sachgruppe: 530 Physik
530 Physics
Veröffentlichende Institution: Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Organisationseinheit: FB 08 Physik, Mathematik u. Informatik
Veröffentlichungsort: Mainz
ROR: https://ror.org/023b0x485
DOI: http://doi.org/10.25358/openscience-9179
Version: Published version
Publikationstyp: Zeitschriftenaufsatz
Nutzungsrechte: CC BY
Informationen zu den Nutzungsrechten: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
Zeitschrift: Physical review applied
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1
Seitenzahl oder Artikelnummer: 014071
Verlag: American Physical Society
Verlagsort: College Park, Md. u.a.
Erscheinungsdatum: 2023
ISSN: 2331-7019
URL der Originalveröffentlichung: http://doi.org/10.1103/PhysRevApplied.19.014071
DOI der Originalveröffentlichung: 10.1103/PhysRevApplied.19.014071
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