Нелинейные магнитооптические явления в кристаллах и пленках

• Автор: Павлов, Виктор Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 231 с. : ил.

Основные обозначения и сокращения

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ: ИСТОРИЧЕСКИЙ АСПЕКТ, ОБЩАЯ ФЕНОМЕНОЛОГИЯ, КЛАССИФИКАЦИЯ НЕЛИНЕЙНЫХ ЯВЛЕНИЙ И ТИПОВ СТРУКТУР

1.1. Общее феноменологическое описание генерации второй оптической гармоники

1.2. Классификация кристаллических структур для наблюдения ГВГ

1.2.1. Нецентросимметричная кристаллографическая структура без магнитного порядка

1.2.2. Нецентросимметричная кристаллографическая структура и центросимметричный магнитный порядок
1.2.3. Нецентросимметричная кристаллографическая структура и нецентросимметричный магнитный порядок
1.2.4. Центросимметричная кристаллографическая структура и центросимметричный магнитный порядок

1.3. Выводы по Главе

Глава 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ, ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КРИСТАЛЛОВ, ПРИГОТОВЛЕНИЕ ОБРАЗЦОВ

2.1. Экспериментальные установки для изучения генерации оптических гармоник

2.1.1. Экспериментальная установка для изучения ГВГ с использованием фемтосекундного лазера
2.1.2. Экспериментальная установка для изучения спектров оптических гармоник с использованием наносекундного лазера
2.2. Основные физические свойства кристаллов, приготовление образцов
2.2.1. Кристаллографические, магнитные и оптические свойства ферритов-гранатов
2.2.2. Физические свойства МпАб и приготовление образцов гетероструктур СаРг/МпАэ/Д^ 111)
2.2.3. Физические свойства гадолиниевого ферробората ОбРе3(ВОз)4
2.2.4. Физические свойства редкоземельных манганитов ИМпОз
2.2.5. Кристаллографические и магнитные свойства антиферромагнетиков СоО, №0 и К№Рз
2.2.6. Образцы СаАв, Сс1Те и (СфМп)Те
2.3. Выводы по Главе
Глава 3. НЕЛИНЕЙНЫЕ ОПТИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ В МАГНИТНЫХ СОЕДИНЕНИЯХ, МЕТОД ВРАЩАТЕЛЬНОЙ АНИЗОТРОПИИ
3.1. Генерация оптических гармоник в пленках магнитных гранатов
3.1.1. Феноменологическое описание генерации второй и третьей оптических гармоник в пленках ферритов-гранатов
3.1.2. Вращательная анизотропия ГВГ в пленках ферритов-гранатов
3.1.3. Экспериментальные результаты по ГВГ в пленках гранатов и
их обсуждение
3.1.4. Нелинейные магнитооптические эффекты в продольной геометрии

3.1.5. Влияние температуры и магнитного поля на ГВГ в пленках магнитных гранатов
3.1.6. Спектральные зависимости ГВГ и ГТГ в пленках ферритов-гранатов
3.2. Генерация второй оптической гармоники в гетероструктурах
ферромагнетик- полупроводник MnAs/Si
3.2.1. Феноменологическое описание нелинейных оптических эффектов в гетероструктурах CaF2/MnAs/Si( 111)
3.2.2. Результаты по ГВГ в гетероструктурах CaF2/MnAs/Si(l 11)
3.3. Генерация второй оптической гармоники в гадолиниевом ферроборате GdFe3(BC>3)4
3.4. Выводы по Главе
Глава 4. НЕЛИНЕЙНЫЕ ОПТИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ В АНТИФЕРРОМАГНЕТИКАХ, ЭЛЕКТРОДИПОЛЬНЫЙ И МАГНИТО-ДИПОЛЬНЫЙ МЕХАНИЗМЫ
4.1. Генерация второй оптической гармоники в сегнетоэлектриках-антиферромагнетиках RMn03
4.1.1. Феноменология ГВГ в редкоземельных манганитах RMn03
4.1.2. Результаты по ГВГ в гексагональных манганитах и их обсуждение
4.1.3. Визуализация 180° антиферромагнитных доменов методом ГВГ
4.1.4. ГВГ в области реориентационных фазовых переходов в RMn03
4.1.5. Определение магнитных пространственных групп гексагональных манганитов RMnOß методом ГВГ
4.2. Генерация второй оптической гармоники в центросимметричных
антиферромагнетиках СоО, NiO и KNiF3

ионов железа Ре3+ и 2р-орбиталями ионов кислорода О2-. Далее происходит смешивание с бр-орбитали ионов висмута ВР+, которые имеют большой коэффициент спин-орбитального взаимодействия. Проведенный в работе [142] анализ показывает, что наиболее важные электронные переходы, ответственные за фарадеевское вращение в висмут-замещенных гранатах, находятся в области энергий 2.6 еУ, 3.15 еУ, и 3.9 еУ
Образцы пленок ферритов-гранатов Тонкие пленки магнитных гранатов были выращены методом жидкофазной эпитаксии на прозрачных немагнитных подложках объемных кристаллов ООО или БОйО. Пленки, выращенные на подложках с четырьмя различными типами ориентации (001), (110), (111) и (210), отличались по толщине, химическому составу и по параметрам подложки [106]. Метод ГВГ позволил установить кристаллографические точечные группы для пленок гранатов в зависимости от ориентации подложек [104] (см. рис. 2.4).
В целом, было изучено более 20 образцов гранатовых пленок. Некоторые важные параметры наиболее изученных образцов пленок приведены в табл. 2.1. Сигналы ГВГ были получены от всех перечисленных в табл. 2.1 пленок, хотя интенсивность сигнала могла варьироваться на один-два порядка по величине, в зависимости от состава и ориентации подложки. Наиболее сильные сигналы ГВГ были получены для пленок типа (210), в которых обнаружен гигантский магнитоэлектрический эффект [103].
Тонкие пленки гранатов, в отличие от объемных гранатов, характеризуются некубической магнитной анизотропией. В литературе было предложено несколько моделей для объяснения происхождения некубической анизотропии, связанной с ростом пленок. Эти модели рассматривали селективное заполнение ионами неэквивалентных кристаллографических позиций в элементарной ячейке в процессе роста пленок и неоднородную деформацию