Сверхбыстрая спиновая динамика в полупроводниках и магнетиках : CdTe, GaAs, RMnO3 , FeBO3

• Автор: Кимель, Алексей Вольдемарович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 141 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1 Обзор литературы

1.1 Релаксация фотовозбужденных носителей заряда в полупроводнике

1.2 Исследование спиновой релаксации в полупроводниках с помощью оптических явлений

1.3 Исследование сверхбыстрой спиновой динамики в магнитоупорядоченных

средах

2 Фундаментальные основы и методика изучения магнитного состояния вещества

с субпикосекундным временным разрешением

2.1 Оптическая спектроскопия накачки и зондирования

2.2 Прямые и обратные магнито-оптические эффекты
2.2.1 Магнито-оптический эффект Фарадея
2.2.2 Магнито-оптический эффект Керра
2.2.3 Обратный эффект Фарадея
2.3 Фотоиндуцированный магнито-оптический эффект Керра
2.4 Методика изучения динамики наведенной намагниченности с субпикосекундным разрешением
2.4.1 Генератор лазерных импульсов
2.4.2 Фотоупругий модулятор
2.4.3 Детектирование угла поворота плоскости поляризации и эллиптичности поляризации
2.4.4 Преимущества данной методики и возможные артефакты при измерениях
2.5 Методика изучения динамики оптических коэффициентов

2.6 Методика изучения динамики параметра порядка в магнито-упорядоченных средах
3 Сверхбыстрый фотоиндуцированный магнито-олтический эффект Керра в полупроводниках
3.1 Экспериментальные исследования монокристаллов Сс1Те
3.2 Экспериментальные исследования монокристаллов СаАв
3.2.1 Временное поведение эффекта Керра в чистом и сильнолегированном СаАз
3.2.2 Аппроксимация экспериментальных временных зависимостей. Спектральное поведение эффекта Керра в чистом и сильнолегированном СаАв
3.3 Экспериментальное исследование квантовой ямы Alo.3Gao.7As/GaAs
3.3.1 Временное поведение эффекта Керра в квантовой яме Alo.3Gao.7As/GaAs
3.3.2 Спектральное поведение эффекта Керра в Alo.3Gao.7As/GaAs
3.4 Математическое моделирование фотоиндуцированного магнито-оптического
эффекта Керра в полупроводниках со структурой типа цинковой обманки
3.4.1 Полупроводниковые уравнения Блоха
3.4.2 Фотоиндуцированный магнито-оптический эффект Керра в области экситонных переходов
3.4.3 Фотоиндуцированный магнито-оптический эффект Керра в области межзонных переходов
3.4.4 Сравнение результатов математического моделирования и экспериментальных данных. Выводы
4 Сверхбыстрые фотоиндуцированные явления в магнетиках
4.1 Субпикосекундная нелинейная оптическая спектроскопия ионов Мп+3 в
гексагональных манганитах
4.2 Субпикосекундная нелинейная оптическая спектроскопия наночастиц Со
в матрице ЭЮг
4.3 Экспериментальное исследование динамики разрушения магнитного порядка в антиферромагнитных монокристаллах Р’еВОз
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

состояние образца в момент после накачки. Анализируя свойства импульса зондирования как функцию от времени задержки можно наблюдать вызванные накачкой динамические изменения в режиме реального времени. При этом для анализа можно выбрать интенсивность и поляризацию отраженного или прошедшего через образец излучения, люминесценцию, комбинационное рассеяние, дифракцию.
Использование нескольких методов зондирования позволяет получать разносторонние, взаимодополняющие экспериментальные данные о неравновесных свойствах образца. Измерение интенсивности отраженного или прошедшего через образец луча зондирования как функции времени задержки ^ позволяет получить информацию о динамике неравновесных заселенностей возбужденных состояний. С другой стороны, анализ поляризационных свойств отраженного или прошедшего через образец зонда можно использовать для наблюдения временной эволюции неравновесной намагниченности, индуцированной накачкой. В этой связи изменение свойств излучения при взаимодействии с намагниченной средой и фотоиндуцированные изменения магнитного состояния вещества необходимо рассмотреть более подробно.
2.2 Прямые и обратные магнито-оптические эффекты
2.2.1 Магнито-оптический эффект Фарадея
Как известно, в линейном приближении свойства анизотропной среды по отношению к электромагнитным волнам определяется тензорами £ць(ш) и /^(ш), которые устанавливают связь между индукцией и напряженностью согласно формулам:
&'г —
~ ^ък{^)^к
где Л, - ь компонента вектора электрической индукции электромагнитной волны, Ек - к-компонента вектора напряженности электрического поля электромагнитной волны, В* - ь компонента вектора магнитной индукции электромагнитной волны, Нк -к-компонента вектора напряженности магнитного поля электромагнитной волны, ш -частота электромагнитной волны. Тензоры и Ццс{и)) принято называть тензо-
рами диэлектрической и магнитной проницаемости, соответственно. Как показывает