キラリティ選択的マグノン - フォノンハイブリダイゼーションとマグノン誘発キラルフォノン層のジグザグ抗強磁石におけるキラルフォノン

二次元（2D）磁気システムは汎用性の高い磁気秩序を持ち、スピン角のモーメントを運ぶ調整可能なマグノンをホストできます。最近の進歩は、角運動量がキラルフォノンの形で格子振動によってもたらすことができることを示しています。ただし、マグノンとキラルフォノンの相互作用、および磁気系でのキラルフォノン層の詳細はまだ調査されていません。ここでは、層状のジグザグ抗強磁石（AFM）FEPSE3におけるマグノン誘発キラルフォノンの観察とキラリティ選択的マグノンホノンハイブリダイゼーションを報告します。マグネトーインフラードとマグネトラマン分光法の組み合わせにより、ゼロ磁場で、新しいハイブリダイジングされた準粒子であるキラルマグノンポラロン（チンパン）が観察されます。ハイブリダイゼーションギャップは0.25 MEVに達し、クアドリライヤーの制限まで生き残ります。第一原理計算により、基礎となるフォノンと宇宙グループの対称性から生じる平行角角モーメントを使用して、AFMマグノンとキラルフォノンの間のコヒーレントな結合を明らかにします。このカップリングは、キラルのフォノンの縮退を持ち上げ、チンパンジーの枝の異常なラマン円形偏光を生じさせます。ゼロ磁場でのコヒーレントキラルスピンラティスの励起の観察は、角運動量ベースのハイブリッドフォノニックおよびマグノニックデバイスへの道を開きます。

Two-dimensional (2D) magnetic systems possess versatile magnetic order and can host tunable magnons carrying spin angular momenta. Recent advances show angular momentum can also be carried by lattice vibrations in the form of chiral phonons. However, the interplay between magnons and chiral phonons as well as the details of chiral phonon formation in a magnetic system are yet to be explored. Here, we report the observation of magnon-induced chiral phonons and chirality selective magnon-phonon hybridization in a layered zigzag antiferromagnet (AFM) FePSe3. With a combination of magneto-infrared and magneto-Raman spectroscopy, we observe chiral magnon polarons (chiMP), the new hybridized quasiparticles, at zero magnetic field. The hybridization gap reaches 0.25 meV and survives down to the quadrilayer limit. Via first principle calculations, we uncover a coherent coupling between AFM magnons and chiral phonons with parallel angular momenta, which arises from the underlying phonon and space group symmetries. This coupling lifts the chiral phonon degeneracy and gives rise to an unusual Raman circular polarization of the chiMP branches. The observation of coherent chiral spin-lattice excitations at zero magnetic field paves the way for angular momentum-based hybrid phononic and magnonic devices.