Магнитооптические спектры гранулированных сплавов с гигантским магнитосопротивлением

• Автор: Кузьмичев, Михаил Вячеславович
• Шифр специальности: 01.04.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 107 с.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

Глава 1. Литературный обзор

1.1 Гранулированные сплавы с ГМС "металл-металл"

и"металл-диэлектрик"

1.2 Методы описания оптических спектров

гранулированных сплавов

1.2.1 Приближение Максвелла-Гарнетта

1.2.2 Приближение Бруггемана

1.2.3 Краткая характеристика и сравнение приближений

М аксвелла-Гарнетта и Бруггемана

1.2.4 Симметризованное приближение
Максвелла-Г арнетта
1.3 Магнитооптические спектры гранулированных сплавов
1.3.1 Магнитооптические эффекты
1.3.2 Феноменологическое описание
магнитооптических эффектов
1.3.3 Магнитооптические свойства
гранулированных сплавов
1.4 Нелинейные эффекты в композитах
1.4.1 Нелинейные оптические эффекты в композитах
1.4.2 Теоретические методы описания нелинейных
оптических эффектов в композитах
1.4.3 Магнитооптические нелинейные
эффекты в композитах
1.5 Выводы к главе 1
Глава 2. Магнитооптические спектры
гранулированных сплавов с ГМС
2.1 Симметризованное приближение Максвелла-Гарнетта
для расчета магнитооптических спектров

2.2 Магнитооптические спектры гранулированных сплавов
"металл-металл" с ГМС Со/Си^/, Со/ Agl г, (Со.д.Ге/ДДц;;.<,
2.3 Магнитооптические спектры ферромагнитного
композита Со,СиОх_,
2.4 Магнитооптические спектры ферромагнитного
композита Со; (АиО-)^,
2.5 Выводы к главе 2
Глава 3. Оптические и магнитооптические свойства
гранулированных сплавов в ИК-области спектра
3.1 Введение
3.2 Магниторефрактивный эффект
3.3 Нелинейный поле-зависимый магнитооптический
эффект
3.4 Выводы к главе 3
Глава 4. Кубическая нелинейность магнитооптических
свойств гранулированных материалов
4.1 Слабая кубическая нелинейность в
приближении эффективной среды.
4.2 Приближение Максвелла - Гарнетта
4.3 Приближение Бруггемана
4.4 С'имметризованное приближение
Максвелла - Гарнетта.
4.5 Анализ и обсуждение результатов.
4.6 Выводы к главе 4
Заключение
Приложение
Литература

ВВЕДЕНИЕ
Магнитные гранулированные сплавы, содержащие гранулы ферромагнитного металла в немагнитной матрице, принадлежат к новому классу наноструктурных материалов и обладают необычными свойствами, представляющими как самостоятельный научный интерес, так и важное практическое значение. К таким свойствам, прежде всего, относится гигантское магнитосопротивление (ГМС) в гранулированных сплавах типа «ферромагнитный металл — немагнитный металл» и «ферромагнитный металл - диэлектрик», а также гигантский аномальный эффект Холла (АЭХ) в гранулированных сплавах «металл - диэлектрик» при содержании металла вблизи порога перколяции и аномальные оптические эффекты.
Оптические свойства гранулированных сред исследуются более чем столетие, однако, до настоящего времени не выяснено каким образом спин-зависящее рассеяние в гранулированных сплавах с ГМС влияет на его оптические свойства.
Не изучены также особенности формирования магнитооптических спектров гранулированных сплавов с ГМС, хотя хорошо известно, что исследование магнитооптических спектров позволяет получить уникальную информацию об электронной и ионной структуре, механизмах рассеяния носителей тока, характере межзонных переходов.
Не выяснены и особенности магнитооптических спектров для гранулированных сплавов «металл - диэлектрик» вблизи порога перколяции, что является важным для понимания перехода металл-диэлектрик.
Следует также отметить, что создание теории магнитооптических спектров гранулированных сплавов является необходимым для интерпретации экспериментальных данных, для создания основ магнитооптической спектроскопии магнитно-неоднородных материалов, а также для целенаправленного поиска новых материалов с высокой магнитооптической активностью.
Целью данной работы явилось теоретическое исследование магнитооптических спектров гранулированных сплавов с ГМС, включающее:
1. Разработку симметризованного приближения Максвелла-Гарнетта для расчета магнитооптических спектров гранулированных сплавов «металл - металл» и «металл -диэлектрик».

возникновению магнитооптических явлений на второй гармонике, которые, как выяснилось, значительно превышают по величине соответствующие линейные эффекты [147, 149]. Большое значение угла поворота плоскости поляризации волны на второй гармонике (относительно поляризации индуцирующей волны) обеспечивает высокий контраст между областями с противоположными направлениями намагниченности. Например, для многослойной структуры Со/Си (100) он может превосходить 50% [148]. В многослойной структуре Fe/Cr и в монокристатлических вискерах железа отношение нелинейного керровского вращения к линейному составляет порядка 103 [149]. Сравнение линейного и нелинейного экваториальных эффектов Керра дано в работе [150]. Нелинейные эффекты Керра с успехом применялись для зондирования внутренних поверхностей раздела (buried interfaces) в многослойных пленках [148, 151-154], спин-поляризованных квантовых ям [148, 155, 156]. Они интересны также для изучения спиновой динамики на магнитных поверхностях и в ультратонких слоях в реальном масштабе времени (в фемтосекундном диапазоне) [73, 157-163]. Наблюдение больших значений MSHG было осуществлено Тэо Рэйзингом [11 список] на металлических слоях Со напыленных с разной толщиной на подложку - буфер Au(lll). Здесь же был представлен эксперимент, позволяющий наблюдать доменную структуру с помощью MSHG. НМОЭК в тонких магнитных пленках граната был обнаружен авторами работы [164], а в магнитных пленках Fe граната - авторами работы [165].
Кратко суть этого эффекта можно описать следующим образом. В средах с одновременным нарушением пространственной симметрии и симметрии относительно инверсии времени полная нелинейная оптическая поляризация среды (в электро-дипольном приближении) записывается как [164]:
РХ2со) = р;р(2(0) + р;шг" (2со) =
= Хф (-2®,со, co)Ej (,со)Ек {со) + х$(~2со,со,со,0)Е, (co)Et (,со)М, (0) (1.4.3.1)
где Ркр и Р^'аги - кристаллографический и магнитный вклад, соответственно, Е/со) и Ек(а>) - внешнее электрическое поле, М(0) - спонтанная или индуцированная магнитным полем статическая намагниченность, Хук(2> и Хум ~ компоненты тензора нелинейной восприимчивости 3-го и 4-го ранга, соответственно. Магнитный вклад линеен по намагниченности и возникает только при нарушении симметрии относительно инверсии времени. Для экваториальной геометрии, например, НМОЭК характеризуется магнитным контрастом [166]: