Автореферат (1103631), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Наконец, основная причина измерений ξр,s(ν,ϕ) – получить информацию,необходимую для построения моделей МРЭ и проверки их соответствияэкспериментам. Имея это в виду, мы в данной работе проводилиполяризационные и угловые исследования МРЭ и оптического отражения наряде нанокомпозитов гранулированного кобальта в матрицах окисловалюминия, кремния и титана, синтезированных проф. С.Онумой.На рис. 7а представлены спектры частотной зависимости магниторефрактивного эффекта и оптического отражения нанокомпозита Co51.5Al19.5O29для р- и s-компонент линейно-поляризованного света в магнитном поле Н =1600 Э для угла падения света ϕ = 45°. Наибольшие значения эффектов наблюдаются на частоте ν ~ 1100 см-1 и составляют ξр = – 0.9%, ξs = – 0.35%, аразница МРЭ |ξр – ξs | 0.55%, тогда как значения коэффициентов отраженияравны Rр ~ 0.05, Rs ~ 0.2, т.е. меньшему коэффициенту отражения соответст15вует больший магниторефрактивный эффект.
Отметим хорошее совпадениеРис. 8. Частотная зависимость МРЭ на р- и sкомпонентахлинейно-поляризованногосветананокомпозита Co50.3Al20.4O29.3 для двух углов падениясвета ϕ; Н = 1600 Э.Рис.7. Дисперсия МРЭ (сплошная линия) икоэффициента отражения R (пунктир) нанокомпозитаCo51.5Al19.5O29 для s- и р-поляризованного света; Н =1600 Э; ϕ = 45° (а) – эксперимент, (б) – теоретическийрасчет.экспериментальных спектров оптического отражения и МРЭ этого образцаразца сданными (рис.
7б), полученными в наших расчетах и по нашим измерениямоптических постоянных этого образца.Изучение зависимости МРЭ от угла падения показало, что абсолютныезначения ξ–эффекта на р-компоненте во всем ИК диапазоне несколько выше,чем на s-компоненте, и при переходе к большим углам падения света ξр практически не меняется, тогда как ξs уменьшается (на рис. 8 приведены спектрычастотной зависимости МРЭ для р- и s- волн образца Co50.3Al20.4O29.3 для ϕ =8, 45°). Проведенные в модели механизма высокочастотного спинзависимого туннелирования расчеты спектров поляризационной и угловойзависимостей МРЭ в нанокомпозитах металл-диэлектрик подтверждают этотфакт, и показывают, что в области малых углов падения света (как в нашемслучае до 45°) МРЭ и на s-, и на р-волнах слабо зависит от ϕ.
При увеличе16нии угла падения ξp-эффект должен нарастать и достигать максимальныхзначений в районе угла Брюстера.Представленныев диссертационной работе экспериментальные данные изученияполяризационныхиугловых зависимостейоптических и магнитооптических эффектов показывают, что,во-первых,спектрыоптического отражения и МРЭ нанокомпозитов существенноразличаются для р- иs-компоненты линейно-поляризованногоРис.9. Дисперсия МРЭ и R для р-поляризованного светананокомпозитов Co52.3Si12.2O35.5 (1), Co50.2Тi9.1O40.7 (2),света; во-вторых, хаCo50.3Al20.4O29.3 (3); ϕ = 45°.рактер дисперсии различен в материалах с различной диэлектрической матрицей.
Наиболее сильные различия в частотных спектрах описываемых эффектов наблюдаются вобласти локализации оптических фононных мод окислов диэлектрика, которая для оксидов алюминия, кремния и титана составляет 900 – 1600 см-1 (рис.9).Проверка правильности полученных результатов была достигнута самосогласованиемэкспериментальных и теоретическихданных. С этой целью мы, воn2первых, выбрали образцыиCo51.5Al19.5O29(Co0,4Fe0,6)48(MgF)52, имеющиетонкую подложку Corningglass и обладающие гигантским туннельным магнитосопротивлением, во-вторых, измерили спектральные зависимости R и T, в-третьих, разработали методику определения Рис.
10. Дисперсия показателя преломления n и коэффи2оптических параметров нано- циента экстинкции к2 нанокомпозита Co51.5Al19.5O29.17композитов. На рис.10 приведены спектры частотной зависимости показателяпреломления и коэффициента экстинкции нанокомпозита Co51.5Al19.5O29.Как следует из теории магниторефрактивного эффекта [1,3], величиныпоказателя преломления n2 и коэффициента экстинкции k2 пленки нанокомпозита при намагничивании образца записываются в виде [1]:2⎛⎞k20 )(∆ρ⎜⎟,n2 = n 1+⎜ρ ( k 0 )2 + ( n0 )2 ⎟22⎝⎠022⎛⎞n20 )(∆ρ⎜⎟,k2 = k 1+⎜ρ ( k 0 )2 + ( n0 )2 ⎟22⎝⎠02(4)где ∆ρ/ρ - абсолютное значение МС, соответствующее магнитному полю Н.Выражения (4) совместно с формулами для отражения и пропускания 4-хслойной системы [10] полностью определяют МРЭ и оптическое отражениенанокомпозита для p- и s-компонент поляризованного света.
На рис. 7б представлены результаты расчетов спектров МРЭ и оптического отражения в которых использованы данные рис.10. Эти спектры хорошо коррелируют с экспериментальными данными (рис.7а) и по структуре, и по величине значенийξ(ν) и R(ν). Как в спектрах ξ(ν), так и R(ν) наблюдаются осцилляции этихэффектов с периодичностью 700 см-1, обусловленные интерференцией. Врайоне полосы поглощения наблюдается резкая смена знака эффекта, чтотакже хорошо описывается теорией. Используя данные рис.10, мы также расчетали спектры угловых зависимостей магниторефрактивного эффекта и коэффициентов отражения для р- и s-компонент линейно-поляризованногосвета.
На s-компоненте наблюдается уменьшение МРЭ с увеличением углападения, тогда как на р-компоненте линейно-поляризованного света при углах падения вплоть до ϕ = 50° величина магниторефрактивного эффекта незначительно увеличивается, что также находится в согласии с экспериментом.Таким образом, приведенные данные экспериментальных исследований нанокомпозитов гранулированный ферромагнитный метал – диэлектрикпоказывают, что в области перколяционного перехода для нанокомпозитовнаблюдается не только большое магнитосопротивление, но и большие магнитоиндуцированные изменения коэффициентов отражения, прохождения ипоглощения излучения ИК диапазона длин волн, которые можно отнести кновому магнитооптическому эффекту, получившего название магниторефрактивного эффекта.
Магниторефрактивный эффект нанокомпозитов наиболее ярко выражен в тех областях спектра, где отражение минимально. В ряденанокомпозитов МРЭ в таких областях частот выявляет резонансных характер, и тогда величина магниторефрактивного эффекта в области резонансовпревосходит традиционные эффекты Керра в отраженном свете в десяткираз. Это указывает на иную природу (негиротропную) происхождения МРЭ,чем эффекты Керра. Четкая корреляция между полевыми зависимостямимагниторефрактивного эффекта и магнитосопротивления свидетельствует оприроде этого эффекта как результате высокочастотного спин-зависящего18туннелирования электронов проводимости.
Модель МРЭ, базирующаяся наописании туннельного контакта между гранулами перколяционного кластерав виде параллельно соединенных емкости и туннельного сопротивления, приучете дисперсии оптических параметров ферромагнитной пленки нанокомпозита и подложки, а также процессов интерференции света, позволяет на количественном уровне объяснить наблюдаемые закономерности и особенности экспериментов по частотной, угловой, поляризационной и полевой зависимостей МРЭ в гранулированных системах металл – диэлектрик Со-Al-O,Со-Ti-O, Со-Si-O, CoFeZr-SiO2, CoFe-MgF, Fe-SiO2.1.2.3.4.5.В заключении сформулированы основные результаты и выводы.Впервые в широкой области длин волн 1.2 – 20 мкм изучены частотные,поляризационные, угловые и полевые зависимости магниторефрактивногоэффекта и оптического отражения нанокомпозитов ряда систем: ферромагнитного кобальта в диэлектрической матрице оксида алюминияCox(Al2O3)100-x (х = 47 – 55), гранулированного аморфного ферромагнитного сплава Co45Fe45Zr10 в матрице окисла кремния (Co45Fe45Zr10)x(Al2O3)100-x(х = 30 – 60), а также в ряде отдельных гранулированных ферромагнитныхнанокомпозитов Co52.3Si12.2O35.5, Co50.2Тi9.1O40.7, (Co0,4Fe0,6)48(MgF)52,(Fe)0.55(SiO2)0.45.Показано, что магниторефрактивный эффект в наноструктурах ферромагнитный металл – диэлектрик связан с высокочастотным спин-зависящимтуннелированием электронов проводимости.
Большие значения магниторефрактивного эффекта, превышающие на два порядка традиционныемагнитооптические эффекты в отраженном свете, наблюдаются в ИК области спектра, в нанокомпозитах, структурно находящихся вблизи порогаперколяции и обладающих туннельным магнитосопротивлением. На основе этих данных делается вывод, что магниторефрактивный эффект имеетнегиротропную природу.Выявлено, что магниторефрактивный эффект в условиях интерференциисвета существенно возрастает.Установлено, что материал диэлектрической матрицы играет существенную роль в формировании магнитооптических эффектов, как магниторефрактивного эффекта, так и традиционных эффектов Керра.Показано, что магниторефрактивный эффект существует и на р- и на sкомпонентах линейно-поляризованного света.
При возрастании угла падения света от 0 до 45° значения магниторефрактивного эффекта всех исследованных нанокомпозитах на р-компоненте практически не меняются, тогда как на s-компоненте уменьшаются.196. Показано, что теория магниторефрактивного эффекта, базирующаяся наописании туннельного контакта между гранулами как параллельное соединенное туннельное сопротивление и конденсатор, хорошо описываетэкспериментальные данные спектральных, поляризационных, угловых иполевых зависимостей магниторефрактивного эффекта в нанокомпозитах.Основные результаты диссертации опубликованы в работах:1.
В. Гущин, А.Козлов, А. Лихтер, Угловая и полевая зависимость магниторефрактивногоэффекта в гранулированных пленках с туннельным магнитосопротивлением. Итоговаянаучная конференция АГПУ. Тезисы докладов.- Астрахань: Изд-во АГПУ, (2001) 38.2. В. Гущин, А.Козлов, А. Лихтер, И. Быков, Angular and field dependence of magnetorefractive effect in thin films with giant magnetoresistance. Third international scientific workshop materials for electrical engineering MmdE-2001, Romania, (2001) 45.3. В. Гущин, А.Грановский, Е.Ганьшина, И.Быков, А.Козлов, А.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
