Автореферат (1090271), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Динамика измерена с помощью магнитооптического эффекта Фарадея [4].Также во второй главе рассматривается обратный эффект КоттонаМутона в FeBO3. Эффект наблюдался экспериментально в схеме соптической накачкой и оптическим зондированием, как это показано наРисунке 2(а). На Рисунке 2(б) показана динамика вращения плоскостиполяризации света для импульса, распространяющегося близко к оси (001).После того, как в момент 0 пс материал был возбужден коротким лазернымимпульсом, который распространялся по оси (001), наблюдалисьосцилляции магнитооптического сигнала (см.
Рис. 2(a)). Рисунок такжепоказывает ориентацию вектора антиферромагнетизма (L) и магнитногомомента (M) в исследуемом кристалле. Частота осцилляций находится видеальном соответствии с частотами низшей моды антиферромагнитногорезонанса в FeBO3. Это также подтверждается полевой и температурнойзависимостью (см. Рис. 2(в) и Рис. 2(г)). Это наблюдение четко указывает нато, что осцилляции соответствуют спиновому резонансу в FeBO3, которыйвозбуждается коротким лазерным импульсом.
Главной отличительнойчертой эффекта Коттона-Мутона является тот факт, что эффективноемагнитное поле, создаваемое импульсом накачки, лежит в плоскостиобразца, а собственным состоянием этого эффекта является не циркулярно,а линейно-поляризованный свет. Легко показать, что для точечной группыFeBO3 такое поведение идеально соответствует феноменологическоймодели, основанной на формуле (4).11Рисунок 2. Обратный эффект Коттона-Мутона в FeBO3. (а) Геометрияэксперимента; (б) динамика поворота плоскости поляризации импульса зондирования,измеренная при разных полях внешнего магнитного поля; (в) частота осцилляциисигнала (см. панель б) как функция магнитного поля; (г) частота осцилляции (см.
панельб) как функция температуры [5,6].В третьей главе показано, как свет действует на спины черезобменное взаимодействие. Пользуясь феноменологическим подходом,можно показать, что изотропное обменное взаимодействие может датьизотропный вклад в тензор диэлектрической проницаемости. Такое явлениеназывается магниторефрактивным эффектом и проявляется как изменениекоэффициента преломления среды, пропорционального квадратунамагниченности и не зависящего от направления поляризации света инамагниченности. Прямой и недиссипативный, а значит и сверхбыстрый,12механизм действия света электрической компоненты света на обменноевзаимодействие возможен благодаря обратному магиторефрактивномуэффекту.
Это явление позволяет воздействовать на обменноевзаимодействие между спинами на фемтосекундных временах практическив любом материале. Подобно прямому магниторефрактивному эффекту,действие света на обменное взаимодействие не зависит от поляризациисвета и направления намагниченности. Доказано существование такихэффектов в широком классе материалов, включая редкоземельныеортоферриты, борат железа, гематит, а также теллурид европия.
Показано,что в KNiF3 сверхбыстрое изменение обменного взаимодействия позволяетгенерировать когерентные магноны на границе зоны Бриллюэна. Покасохраняется когерентность инжектированных коротковолновых магнонов,вектор антиферромагнетизма осциллирует по длине с удвоенной частотоймагнона на границе зоны Бриллюэна (см. Рис. 3). Используя методыоптической накачки и зондирования и измеряя эффект линейногодихроизма в луче зондирования удалось выявить эти осцилляции. Спомощью приемов когерентного контроля удалось продемонстрироватьуправление такими когерентными магнонами, что открывает новыеперспективы для фемтосекундной наномагноники – концептуально новойтехнологии обработки информации.В четвертой главе делается шаг в направлении применениясверхбыстрых опто-магнитных явлений для изучения проблем ТГцспинтроники.
Спинтроника, которая является одной из самых популярныхобластей в магнетизме, часто рассматривается как наиболее перспективнаятехнология обработки магнитной информации. Несмотря на огромноеколичество экспериментальных и теоретических исследований, которыепроводятся на относительно низких частотах, до сих пор не ясно, сможет лиспинтроника когда-либо работать на частотах, сравнимых с 1 ТГц.Сохраняются ли магнитотраспортные свойства материалов спинтроники,если приложенное напряжение изменяется на ТГц частотах? Как быстроотреагируют потоки зарядов на сверхбыстрое изменение намагниченностив фемтосекундном диапазоне? В первой части этой главы рассматриваютсяметоды, которые позволяют измерять магнитосопротивление на ТГцчастотах.Обычные транспортные измерения, основанные на примененииэлектрического напряжения к образцу, достаточно тяжело осуществить с100 пс временным разрешением.
Недавно было показано, что терагерцовая(ТГц) спектроскопия и свободно распространяющиеся широкополосныеимпульсы ТГц излучения могут служить сверхбыстром зондомтранспортныхсвойствполупроводниковиполупроводниковыхнаноструктур. По аналогии, измерение ТГц магнитооптических свойствявляется бесконтактным методом для изучения магнитотранспортныхсвойств полупроводников на ТГц частотах. Однако до недавнего времени13информация о величинах магнитооптических эффектов в магнитныхполупроводниках практически отсутствовала.Рисунок 3. Динамика вектора антиферромагнетизма, индуцированная короткимлазерным импульсом. Стрелками показана соответствующая динамика z-компонентывектора антиферромагнетизма.
После действия импульса инжектированные магноныуменьшают длину вектора антиферромагнетизма и запускают осцилляции этого вектора[7].В первой части четвертой главы исследуется возможностьприменения ТГц магнитооптики для изучения магнитотранспортныхсвойств ферромагнитного полупроводника Hg0.92Cd0.08Cr2Se4. Для изучениямагнитооптическогооткликамагнитныхполупроводниковмыиспользовалиширокополосныеимпульсыТГцизлучения.Широкополосные импульсы имели спектр в диапазоне от 300 ГГц до 2 ТГц.Установка представляла собой поляриметр, показанный на рисунке 4 (а). Вработе измерялась временная динамика вектора электрического полясветовой волны.
Пример измеренной траектории электрического поля ТГцволны показан на рисунке 4 (б). Динамика электрического поля ТГц волныв пространстве показана красной линией. При этом черная линияпоказывает проекцию электрического поля на плоскость, параллельнуюплоскости образца (т.е.
плоскость, перпендикулярную направлениюраспространения ТГц волны). На рисунке 4 (в) эта проекция (черная линия)показана для случаев при приложенном магнитном поле и без него. Из этогорисунка следует, что поле индуцирует как вращение, так и эллиптичностьТГц импульса, прошедшего через образец. Это является признакоммагнитооптического эффекта.Измеренные полевые и температурные зависимости показали, чтонаблюдаемый магнитооптический эффект фактически возникает за счетмагнитного упорядочения в (Hg, Cd) Cr2Se4. Показано, что вращение инаведеннаяэллиптичностьполяризациипрактическиявляются14магнитоиндуцированным линейным дихроизмом и двупреломлением,соответственно.
Были проанализированы спектральные зависимостиповорота плоскости поляризации и эллиптичности. Интересно отметить,что наблюдаемый магнитооптический эффект усиливается при увеличениичастоты.Максимальноемагнитоиндуцированноевращениеи3эллиптичность достигают 6 градусов, что соответствует 4.0 * 10 радиан/(Tм). Таким образом, эта работа выявила огромные величинымагнитооптического эффекта и показала перспективность ТГцмагнитооптики как исследования магнитотраспортных свойств на ТГцчастотах.Рисунок 4: (а) Экспериментальная установка, которая позволяет измерять измененияполяризации ТГц импульса после прохождения через магнитный полупроводникHgCdCr2Se4. (б) Трехмерная картина электрического поля ТГц волны (красная линия) иего проекция (черная линия).
(в) проекция электрического поля ТГц волны на плоскостьперпендикулярно направлению распространения ТГц волны. [8].Во второй части четвертой главы исследовалось как сверхбыстроевоздействие света на намагниченность в структурах Co/Pt отражается надинамике электрических токов в этой среде. В исследуемых средах Co былнамагничен в плоскости образца.
Циркулярно поляризованный импульссвета действовал на намагниченность Co. Результаты удобно описывать спомощью аксиального единичного вектора σ, который определятнаправление эффективного магнитного поля вследствие обратного эффектаФарадея. Следовательно, если фемтосекундный импульс с круговойполяризацией действует на намагниченность как эффективное магнитноеполе, такой импульс индуцирует крутящий момент, действующий нанамагниченность. Вращая вектор намагниченности, такой момент наводитмагнитный момент в направлении, в котором ранее он был равен нулю.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
