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Dynamique de spin et interactions spin-photon

1974; EDP Sciences; Volume: 9; Issue: 5 Linguagem: Francês

10.1051/rphysap

2777-3671

H. Le Gall,

Semiconductor Quantum Structures and Devices

L'evolution d'un systeme de spin para- ou ferromagnetique est revue a partir d'une description unifiee des differentes interactions spin-photon, spin-spin et spin-phonon. On discute principalement les mecanismes de base de maniere simple et physique en tenant compte de la nature dipolaire electrique ou magnetique et du caractere reel ou virtuel de ces interactions. Dans la bande microonde l'evolution des spins depend de la geometrie du pompage (perpendiculaire ou parallele), du niveau d'excitation (evolutions lineaire, non lineaire, parametriques) et du regime stationnaire ou transitoire. Deux cas de regime transitoire ou impulsionnel sont discutes. L'un est a la base de l'echo de spin et le second decrit l'evolution adiabatique ou non adiabatique (apparition de spin-flip) d'un ensemble de spins dans un champ magnetique variable en direction. Dans un ferromagnetique, le spin-flip produit des magnons qui augmentent le temps de basculement de l'aimantation. Apres description des ondes de spin et des magnons dans les ferro- et antiferromagnetiques, les interactions magnons-magnons, magnons-phonons et magnons-impuretes qui sont a la base de la relaxation magnetique seront analysees. Dans la bande optique les interactions spin-photon definissent de multiples effets M. O., soit du type absorption (absorption a 2 magnons et magnon-phonon, absorption exciton-magnon ou « magnon side-bands »), soit du type diffusion, ou elastique (effets Faraday et Cotton-Mouton), ou inelastique (effets Raman a 1, 2 et 4 magnons). Les relations physiques et analytiques qui existent entre les differents effets magneto optiques seront precisees en introduisant les dipoles electriques et magnetiques induits par la lumiere soit dans les equations de Maxwell (description macroscopique classique), soit dans les Hamiltoniens d'interactions dipolaires electriques et magnetiques (description macroscopique en seconde quantification). Dans une derniere partie l'origine microscopique des interactions spin-photon est discutee a partir des transitions reelles et virtuelles qui apparaissent dans l'expression de la polarisabilite dynamique tensorielle d'un ion magnetique en presence des couplages spin-orbite et d'echange.