Отзыв оппонента (1090268)
Текст из файла
ОТЗЫВофициального оппонента Пятакова Александра Павловича на диссертационную работуКимеля Алексея Вольдемаровича «Фотоиндуцированная сверхбыстрая спиновая динамика вмагнитных средах», представленную на соискание ученой степени докторафизико-математических наук по специальности 05.27.01 – твердотельная электроника,радиоэлектронные компоненты, микро- и наноэлектроника, приборы на квантовых эффектах.В последнее время магнитооптика получила новый импульс развития в связи споявлением фемтосекундных лазеров, ставших чрезвычайно мощным инструментомисследования сверхбыстрой спиновой динамики.
Сверхкороткие импульсы излучениявысокой мощности открывают новые возможности как для управления магнитнымсостоянием вещества, так и его детектирования со сверхвысоким временным разрешением врамках одной методики pump-probe (накачки-зондирования). Традиционные модели дляинтерпретации результатов магнито-оптического исследования становятся непригоднымипри исследовании сильнонеравновесной динамики. Так, привычное представлениемагнитооптики о пропорциональности между намагниченностью и магнитооптическимоткликом на временных масштабах, меньших 100 фс, перестает быть адекватным; намасштабах характерного времени спин-орбитального взаимодействия нельзя говорить одинамике намагниченности только в терминах гиромагнитного отношения, без отдельногорассмотрения спиновых и орбитальных вкладов и т.д.
Таким образом, данная область вполном смысле является передним краем науки, поиск новой парадигмы еще далек отзавершения. Исследования, проведенные автором представленной диссертации А.В.Кимелем, являются пионерскими и дают возможность для дальнейшего успешного развитияданного направления.
Все вышесказанное обуславливает актуальность исследования.Исследования, проведенные в диссертационной работе, имеют практическуюзначимость для создания более быстрой и энергоэффективной магнитной памяти. Еслипроблема считывания информации с магнитных носителей практически решена свнедрением эффекта гигантского магнитосопротивления, то проблема записи информацииостается открытой – создание магнитных полей записи сопровождается сильным нагревом, атакже требует сравнительно большого времени порядка нескольких наносекунд. В случае жеоптического воздействия света речь идет о сотнях фемтосекунд.Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения и списка использованныхисточников, включающего 293 наименований.
Объем диссертации составляет 210 страництекста, диссертация содержит 49 иллюстраций и 2 таблицы.Во введении излагаются цели и задачи работы, актуальность, научная новизна ипрактическая значимость диссертационной работы, научные положения, выносимые назащиту.В первой главе изложен обзор литературы по теоретическим моделям сверхбыстрогомагнетизма, а также экспериментальным методикам исследования сверхкоротких лазерныхимпульсов с магнитными материалами.
При обзоре экспериментальных методик отдельно1рассматриваются исследования в разных спектральных диапазонах – инфракрасном,видимом, ультрафиолетовом, а также рентгеновском. Отдельно рассматриваются механизмыопто-магнитных эффектов для различных материалов – металлических ферромагнетиков,магнитных полупроводников, магнитных диэлектриков, магнитных полуметаллов.Вторая глава описывает оригинальные результаты, полученные автором в 2005-2015гг. Сначала описываются механизмы и теоретические модели возникновения обратныхмагнито-оптических эффектов, восходящие к работам Л.П.
Питаевского. Автором впервыеэкспериментально продемонстрированы фемтосекундные обратные эффекты Фарадея иКоттона-Мутона в кристаллах феррита диспрозия, иттриевого феррита-граната, боратежелеза и др. Показано, что при воздействии на кристалл лазерным импульсом круговойполяризациивозникаютколебанияфарадеевскоговращениясчастотойантиферромагнитного резонанса.
Наличие соответствующих колебаний намагниченностибыло подтверждено альтернативным методом, основанным на детектировании эмиссиитерагерцового излучения.В третьей главе приводятся экспериментальные результаты и их теоретическоеобоснование по исследованию обратного магниторефрактивного эффекта. Механизмом этогоизотропного опто-магнитного эффекта является индуцированное светом изменениеобменного взаимодействия. Методом детектирования эмиссии терагерцового излучениябыло доказано существование обратного магниторефрактивного эффекта в различныхматериалах – редкоземельных ортоферритах, борате железа, гематите. Результаты,представленные в этой главе, опубликованы в журналах Nature Communications (2015, 2016гг.) и Scientific Reports (2014).Четвертая глава посвящена изучению проблем терагерцовой спинтроники.
Самавозможность проводить надежные исследования в терагерцовом диапазоне появиласьсравнительно недавно, и даже отладка экспериментальной методики магнитооптическихисследований в терагерцовом диапазоне – это уже шаг вперед. В представленнойдиссертационной работе представлены не только магнитооптические измерения, но ивозможность их применения для изучения магнитотранспортных свойств с пикосекунднымразрешением.
В магнитных полупроводниках такие исследования были проведены впервые.Пятая глава описывает методику и результаты исследования сверхбыстрой динамикинамагниченности. Короткие импульсы лазерного излучения, воздействуя на среду, изменяютее намагниченность, но также могут менять и магнитооптические параметры, поэтомуисследование стандартных магнитооптических эффектов не даст результата. Здесь вовлеченосразу несколько механизмов – воздействие эффективного магнитного поля, создаваемогосветом, на спины, воздействия электрического поля световой волны на обменный интеграл,воздействие электрического поля на диэлектрическую проницаемость, и наконец, тепловоевоздействие.
В данной главе подробно описывается экспериментальная методикатерагерцовой эмиссии, позволяющая выделить именно динамику намагниченности.В шестой главе приведены результаты экспериментальных исследований2сверхбыстрой динамики электрических токов. За счет оптических импульсов вследствиеэффекта Рашбы в проводящей магнитной среде на границах раздела возникаютспин-поляризованные токи.
Возможность генерации и детектирования этих токов оченьважна для развития спинтроники, поскольку стандартные методики управленияспин-поляризованными токами с помощью магнитного поля существенно ограничены побыстродействию.В заключении представлены основные результаты и выводы диссертационной работы.Диссертационная работа обладает несомненной научной новизной, иэкспериментальные исследования, и их интерпретация находятся в области, в которой многоспорных, противоречивых результатов, или аналогичные результаты отсутствуют вовсе.Диссертационная работа содержит научные открытия автора, признанные мировым научнымсообществом.
К таким открытиям можно отнести экспериментальную демонстрациюобратного эффекта Фарадея в феррите диспрозия. Соответствующая статья опубликована вжурнале Nature, на нее ссылались более 400 раз. Каждая глава из оригинальной частисодержит исследования, которые были проведены впервые, и при дальнейшем развитии онимогут перерасти в новые научные направления. Во второй главе это обратный эффектФарадея, в третьей – обратный магниторефрактивный эффект, в четвертой – сверхбыстрыеизмерения магнитного транспорта в магнитных полупроводниках, в пятой – сверхбыстрыймагнетизм в соединениях редкоземельных металлов, в шестой – сверхбыстрое управлениеспин-поляризованными токами.
Особо стоит отметитьиспользование помимомагнитооптического зондирования дополнительной методики детектирования колебанийнамагниченности – по эмиссии терагерцового излучения, что снимает вопрос о том,действительно ли колебания магнитооптического вращения отражают реальную магнитнуюдинамику.Достоверность результатов, полученных соискателем, следует из согласованностиэкспериментальныхрезультатовитеоретическихмоделей,использованиявзаимодополняющих экспериментальных методик и воспроизводимости результатов.Апробация работы. Результаты диссертационной работы были доложены намножестве международных конференциях по магнетизму, спинтронике, оптике, и былиопубликованы в ведущих мировых журналах, имеют высокую цитируемость.В целом, диссертационная работа представляет совокупность исследований,проведенных на высоком научном уровне и получивших признание мирового научногосообщества.
Диссертация написана ясным языком, с подробным разбором всех механизмов,их теоретического обоснования и применимости. Экспериментальные методики описанычетко и подробно, с анализом их преимуществ и ограничений. Автореферат полностьюотражает содержание диссертации.При общей высокой оценке диссертационной работы следует отметить рядзамечаний:1) При обосновании практической значимости работы в автореферате и введении3диссертации присутствует следующая фраза: «За последнее десятилетие крупнейшиепроизводители магнитных носителей (Seagate и HGST) работают над новой концепциейзаписи информации с помощью света - Heat Assisted Magnetic Recording (HAMR)». Это несовсем точная формулировка. В технологии HAMR луч лазера оказывает тепловоевоздействие, локально нагревая магнетик и уменьшая его коэрцитивную силу, чтобы егоможно было перемагнитить с помощью магнитного поля меньшей величины.
Это не тотэффект, который описывается в диссертации, где свет действует как эффективное магнитноеполе. Хотя, несомненно, эффекты, исследуемые в диссертации, могут найти применение длямагнитной записи.2) Вопрос о генерации терагерцового излучения под действием сверхкороткихимпульсов в диссертации упоминается неоднократно и рассматривается как очевидноеследствие уравнений Максвелла.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
