Исследование неоднороднных магнитных структур магнитооптическим методом тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.11 ВАК РФ

РГО од

Московский Ордена Ленина, Ордена Трудового Красного Знамени к Ордена Октябрьской революции государственный университет имени М. В. Ломоносова

ФИЗИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

На правах рукописи УДК 537.632

КАЛАНДАДЗЕ Лали Гигаевна

' ИССЛЕДОВАНИЕ НЕОДНОРОДНЫХ МАГНИТНЫХ СТРУКТУР МАГНИТООПТИЧЕСКИМ МЕТОДОМ

Специальность 01.04.11 — физика магнитных явлений

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидгта физико-математических наук

Москва — 1993

Работа выполнена на кафедре магнетизма физического факультета ИГУ им. М.В. Ломоносова

Научные руководители: доктор физ.-мат. наук, профессор Г.С. КРИКЧИК

кандидат физ.-мат. наук, с.н.с. Л.В. НИКИТИН

Официальные оппоненты: доктор физ.-мат. наук

А.Я. Червоненкис

кандидат физ.-мат. наук • B.C. Гущин

Ведущая организация: Московский инженерно-физический институт

Защита диссертации состоится "Л " МОяТрЯ 1993 г. час- "3D " мин. на заседании специализированного совета »3 ОФТТ (К.053.05.77) в МГУ им. Ы.В. Ломоносова по

Wecy: П9899 Москва, ГСП, Воробьевы горы, ИГУ, физический ■ факультет, аудитория ЮФ'Й •

С диссертацией мо&но ознакомиться в библиотеке физического факультета МГУ им. Ы.В. Ломоносова.

Автореферат разослан

•Шг г.

Ученый секретарь специализированного совета К.053.77 в МГУ им. Ы.В. Ломоносова

кандидат физ.-мат. каук /О Г.М. Козлова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность теш. Магнитооптические метода исследования широко применяются при ретеши различных задач в области физики магнитных явлений. С их помощью наблюдается домены и доменные границы, исследуются процессы намагничивания, электронная энергетическая структура твердых тел.

В настоящее время особое внимание уделяется изучению магнитооптических свойств ультрадисперсных сред. Это связано с тем, что ультрадисперсные среды, такие как, магнитные жидкости, гетерогенные стекла, островковые пленки, частицы магнитных металлов и окислов, широко применяется в различных областях науки я техники.

Интерес к исследованию магнитооптических эффектов на этих средах, размер структурных или магнитных неоднородностей в которых не превышает 1000 А , обусловлен тем, что у них наблюдается ряд интересных свойств, отличающих ультрадисперсную среду от массивного материала. Так, при исследования магнитооптических эффектов отражения на ультрадисперсных средах были .обнаружены новые эффекты, такие как, рост экваториального эффекта Керса (ЭЭК) относительно его величины на массивных материалах, появление эффекта на £Г -компоненте падающего света при экваториальном намагничивании и т.д.

В данный момент накоплен большой экспериментальный материал по изучению магнитооптических свойств различных ультрадисперсных структур. Однако, теоретические и экспериментальные исследования поведения магнитооптических спектров отражения на ультрадисперсных средах, для оптических констант материала которых выполнено условие слабого поглощения, не нашли пока своего отражения в литературе. Такие не изучены эффекты прохоздения на металлических ультрадисперсных структурах. Это определяет актуальность дальнейших теоретических и экспериментальных исследований результатом которых явилось бы описание особенностей магнитооптического поведения ультрадисперсных сред, возможность прогнозирования их магнитооптических свойств.

Помимо сред со структурными неоднородностями, существуют также среды, неоднородности в которых имеют чисто магнитный характер. Такие среды могут возникать при взаимодействии потоков заряженных частиц с поверхностью твердого тела, за счет накопления и объединения радиационных дефектов вплоть до выделения

второй фазы в виде ультрадисперсных включений, что мо.т.ет сильно повлиять на магнитооптические свойства таких сред. Прежде всего, это касается поверхностных слоев, подвергнутых ионной имплантации. Исследование особенностей магнитооптического поведение ионно-импдантированных структур с магнитными неоднородности:-« представляет большой научный и практический интерес. Это связано с тем, что ионная имплантация широко применяется для подавления так называемых "жестких" ЦМД б устройствах магнитной памяти на основе различных феррит-гранатовых пленок.

Актуальность исследования магнитооптических свойств неоднородных магнитных структур определяется также необходимостью создания новых чувствительных методов контроля микронеоднородных сред и возможностью изучения электронной онергетической структуры малых ферромагнитных частиц. .

Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы являлось экспериментальное и теоретическое исследование ЭЭК и аффекта Фарадея на различных ультрадисперсных средах. В качестве таких сред были рассмотрены ультрадисперсные структуры магнитныг окислов, для оптических констант материала которых выполняется условие К5« ПЛ > а также металлические островковые пленки и структуры, возникающие на поверхности ферритов-гранатов при ионной имплантации.

В задачу работа входило:

- исследование в рамках теоретической модели Максвелла-Гарнетта поведения магнитооптических спектров ЭЗК и ЗФ на улотрадисперсных средах, для оптических констант материала которых справедливо соотношение Кг « п2 ;

- экспериментальное исследование магнитооптических и оптических свойств ансамблей частиц'магнетита с разними коэффициентами объемного заполнения и оптическими кснстантали окружающей частицу среды;

- теоретическое и экспериментальное исследование Ш на островко-вых пленках железа;

- исследование магнитооптических и оптических свойств поверхности имплантированных феррит-гранатосых пленок;

- вычисление компонент тензора диэлектрическо!* проницаемос-и длл имплантированных пленок ферритов-гранатов;

- исследование влияния ионной имплантации на маг.итооптические эффекты прохождения и отражения в области прозрачности ферритов-

гранатов.

Научная новизна и практическая ценность работы. Б работе в рамках теоретической модели Максвелла-Гарнетта впервые рассмотрены особенности поведения магнитооптических спектров ЭЭК и ЭФ для ультрадисперсных сред, оптические константы материала которых удовлетворяют условию К2« п5 . Для каждого из указанных выше эффектов установлена простая взаимосвязь мезду величинами эффекта на ультрадисперсной среде и соответствующем массивном материале. Сформулированы услозия эксперимента существенно упрощающего анализ экспериментально получаемых результатов, что важно для исследования магнитных свойств ультрадисперсной среды и электронной энергетической структуры малых частиц.

Проведено экспериментальное исследование магнетитовых магнитных жидкостей я их осадков. Показано, что полученные экспериментальные результаты хорошо согласуются с проведенными теоретическими расчета-га.

Впервые показана, что не только в области прозрачности, но и в случае слабого поглощения материала частиц, при близости коэффициента преломления окружающей среды и материала частиц, ЭФ на ультрадисперсной среде и соответствующем магнетике подобны. При этом величины магнитооптической фарадеевской добротности ультрадисперсной среды и соответствующего массивного материала равны мзяду собой.

Теоретически и экспериментально рассмотрен ЭФ на островко-вых пленках лелеза. Показано, что спектральные зависимости эффекта существенно отличаются от аналогичных зависимостей для массивного материала.

В работе такие рассмотрены оптические я магнитооптические свойства имплантированных феррит-гргшатовых пленок состава йШУ (РгС-г^-Оа , (>ЫСг5гт.)л (РгС-г&1 и (УйсСсб^Ь .

Показано, что имплантация существенно влияет на магнитооптические свойства этих пленок и практически не изменяет оптические характеристики. Обнарухено, что в области энегий Н^Й.б зВ на спектральных зависимостях ЭЭК для вышеназванных составов наблюдается отрицательный магнитооптический максимум, который с увеличением дозы имплантации вначале уменьшает свою величину, а затем сменив знак достигает нового положительного значения. При этом для некоторых доз имплантации наблюдается нелинейная зависимость ЭЭК от намагниченности. Для исследованных структур определены компоненты тензо-

ра диэлектрической проницаемости (ТДЩ. Исследовано влияние ионной имплантагцм на магнитооптические эффекты прохождения и отражения . в области прозрачности ферритов-гранатов. Впервые обнаружено влияние ионной имплантации на поведение рассмотренных эффектов при различных ориентациях плоскости поляризации падающего света. Рассмотрена теоретическая модель олисивакщая наблюдаемые зксперименталь-ные результаты.

Исследована возможность применения магнитооптических методов для контроля структуры и магнитных превращений, пызванкых имплантацией .

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались на XIII Всесоюзной Еколе-семнкаре "Новые магнитике материалы микроэлектроники {магнитные пленки)" (Астрахань, 1592 г.) и на У1 международной конференции "Магнитные жидкости" (Париж, 1992г.).

Публикации. По теме диссертации опубликованы 2 научные работы, призеденше в конце автореферата.

Структура и объем работы.Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав и заключения, содержит 165 страниц текста, в том числе 47 рисунков и список литературы из 161 наименований.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАВ РАБОТЫ.

Во введении раскрывается актуальность темы, формулируются основные цели и задаха работы, кратко излагается содержание и структура диссертации.

Первая глава представляет собой литературный обзор.

В §1.1 рассмотрены магнитные, оптические и магнитооптические свойства ультрадисперсных сред. Особое внимание уделяется одь.одоменному состоянию, суперг.арамагнэтизму, зависимости коэрцитивной силы и других магнитных характеристик от размера частиц и их концентрации. Изложены основы макроскопической теории • агнито-оптических эффектов в ультрадисперсной среде и рассмотрены различные теоретические модели для описания оптических и магнитооптических свойств ультрадисперсных сред.

В 51.2 рассмотрены структура и магнитные свойства ферритов-гранатов. Приведены результаты экспериментального и теоретического исследования оптических и магнитооптических спектров ферроди-электриков.

В §1.3 описаны процесса изменения структуры и физических свойств ионноимплантированных (ферритов-гранатов.

Во зтосой главе диссертационной работц описаны магнитооптическая и оптическая методики измерения. Особое внимание уделено ЭЭК, 3$ и методу Звери. Дано краткое описание экспериментальных установок, созданных для измерения магнитооптических и оптических свойств магнитных сред. Даш характеристики исследуемых образцов и проведен анализ ошибок измерения.

В третьей главе изложены теоретические и экспериментальные результаты магнитооптического к оптического исследования свойств ансамблей частиц магнетита и островковых пленок железа.

В §3.1 на ультрадисперсных средах в рамках теоретической модели Уаксвелла-Гарнетта, распространенной на случай магнитных срэд, рассмотрен нечетный по намагниченности ЭЭК. Из модели Максзелла-Гарнетта. следует, что з самом общ^м случае магнитооптические свойства ультрадисперсных сред существенно отличаются от свойств массивных ферромагнетиков, что приводит к изменению характера дисперсионных и угловых зависимостей величины магнитооптических эффектов по сравнения с аналогичными зависимостями на массивных образцах. В связи с этим в работе рассмтрена условия магнитооптического эксперимента, при которых упрощается расшифровка экспериментально наблюдаемых магнитооптических спектров.

Рассматриваемый в работе в рамках теоретической модели Макс-велла-Гарнэтта, распространенный на случай магнитных сред, ЭЗК связан с компонентами тензора эффективной диэлектрической проницаемости (ТЭДП) ^¿а^Вц^-^гурф и ¿'эр* ультрадисперсной магнитной среды следующим соотношением:

£ Л-Ч-1еуръ +ве'тс') ,т,

СзьгШ--VI)

где , &-(¿¿ьэ-г'^з?*)Ся^^В1э<я>,

I? - угол падения света на образец и коэффициент объемного заполнения ультрадисперсной среды магнитными частицами.

В рамках модели Ыаксвелла-Гарнетта компонента ТЭДП связаны с компонентами ТДП 6 и материала частиц и диэлектри-

ческой проницаемостью окружающей частицы среды £с следующим соотношением:

9 -Г с' -

ьо-ч)* ее(г+ч) }

В случае ультрадисперсной магнитной среды, для оптических

констант материала которых справедливо соотношение £ << п4" , анализ выражений Я и 3 в формуле (I) показывает, что в некоторой области углов падения света Ц7 величина /г значительно мэньсе 8 . Это позволяет переписать (I) э более простои виде:

С (л* _ л$1п2{ с' (3)

В случае, когда и , т.е. когда Пва П. ( л и

^о-показатели преломления материала частиц и окружающей среды соответственно) выражение ^^кжот быть записано в виде:'

с' - О И Г 1л . 1 ■ (4)

Анализ приведенного выражения показал, что в случае слабого поглощения (« £\ ) при условии» что и ё'2 имеют один и тот же парадок, справедливо простое соотношение

%зи(а>) ' Ч- ^ ^

связывающее ЭЭК ^ ($) на ультрадисперсной среде с коэффициентом объемного заполнения ^ с ЭЭК 5")а на материале частиц. Отметим, что полученное выражение (5) является строгим только при выполнении следующих трех условий: I) ; 2) угол падения света удов-

летворяет требованию /¡« 8 3) примерное равенство и П .

Таким образом, в работе были наГадены условия при которых величина ЭЭК на ультрадисперсной среде пропорциональна коэффициенту объемного заполнения й ультрадисперсной среды магнитными частицами, а следовательно и намагниченности. При этом дисперсионные зависимости ЭЭК на ультрадисперсной среде и материале частиц подобны.

Экспериментальная проверка сделанных выше теоретических выводов проводилась на магнетитовых магнитных жидкостях и их осадках. В работе было изучено влияние коэффициента объемного заполнения £ и диэлектрической проницаемости окружающей среди ¿0 на магнитооптические свойства.

В случае частиц магнетита анализ выражений Л и В (I) показал, что только в области углов I? =59-72°, А« 0 . Поэтому проведенные в работе теоретические и экспериментальные исследования магнезитовых магнитных жидкостей и их осадков выполнена при угле падения света <3 =70°, для которого должно выполняется выражение (5).

На рис.1 даны результаты расчетов частотных зависимостей ЭЭК

по формуле (I) для ультрадисперсного магнетита, находящегося в воздухе (а) и кремний-органическом соединении (б),и формуле (5) (в): <1=0,1 (I), <¿=0,3 (2) и <£=0,5 (3). Здесь же приведена экспериментально полученная зависимость Э-ЭК от лй? для поликристаллического магнетита (4). Из рис.1 видно, что для частиц магнетита, в случае, когда окружающей средой является воздух (£э =1) наблюдается сдвиг магнитооптических максимумов в сторону больших энер -гий по сравнении с аналогичной зависимостью для массивного магнетита. При этом с увеличением £а этот сдвиг уменьшается и в случае кремний-органического соединения С £<? =2,56) практически равен нули. Результата работа показали, что в области углов =69-72° и больших £ц расчеты выполненные -э (I) совпадают с расчетами выполненными по упрощенной формуле (Ь). На рис. Иг) приведены зависимости ЗЭК от к £> , экспериментально измеренные для магнетитовой магнитной жидкости на основе крсмкий-срганическсго соединения (I), ее осадков (2) и поликристаллического магнетита (3). Из рисунка видно, что положение магнитооптических максимумов на всех приведенных зависимостях совпадает, что подтверждает вывод уравнения (5).

Анализ влияния £с на экспериментальные зависимости ЭЭК от показал, что на осадках быстрого паржщхся магнитных жидкостей на основе керосина и воды, когда ультрадлсперсше частицы магнетита оказываются а воздушной среде, наблюдается указанный ранее сдвиг магнитооптических максимумов относительно аналогичных максимумов для массивного магнетита, что связано с нарушением условия - В качестве примера на рис.2(а) приведены зависимости ЭЭК от к л, измеренные на осадках бкстроиспаряющихся жидкостей на основе воды (I) и керосина (2).

На рис .2(6) приведены зависимости ЭЭК от Я- , рассчитанные по формуле (I) для частиц магнетита в воздухе (I), керосине (2), кремний-органическом соединении (3) и формуле (5) (кривая 4) для £¿>=2,0 зВ. Из рисунка видно, что линейная зависимость величины ЭЭК от Ц, наблюдается при больших £г , а в случае осадков, когда Ьс стремятся к единице, выражение (5) приводит к ошибкам в определении намагниченности и затрудняет исследование электронной энергетической структуры малых магнитных частиц. На этом же рисунке приведены экспериментально полученные значения величины ЭЭК при КО =2,0 эВ для магнетитовой жидкости ($~0,0б - 0,08) в кремний-органическом соединении и осадков этих жидкостей 0,3).

-io-

rn

5

о

-5

/у <г)

л /

Рис. I.

I О

-2

-4

-6 -8

Sr- 103

¡ ^кв

(а)

. л л i ±

V* 2;о V bù

V

\ V

л \

О « А

jfi экв.103

Рис. 2.

3 §3.2 рассмотрен 35 на ультрадислерснкх частицах магнетита и остров;;оЕых пленках железа.

Удельная величина поворота плоскости поляризации при прохождении света через намагниченную до касьпцения ультрадисперсную сре-дускДЗ) связана с компонентами тензора формулой:

¿М - tF (6)

В области слабого поглощения ультрадисперсной среды можно записать, что

с*«00 - Х^Д^^Р^ + Счф^) (7)

Подставляя в (7) выражения (2) с учетом К <Х !"> , fio" получим для эффекта Фараде я уразнешз аналогичное уравнении (5) для эффекта Нерпа

<*<?(<}) - (8)

где сЦц - на материале частиц.

В работе такт.е погазако, что величины магнитооптической фара-деевской добротности ультрадисг.ерсной среды .К^^Н^^-'у^и соответствующего массивного материала Я) для которого выполнено условие слабого поглощения, равны между собой.

В качестве примера на рис. 3(a) приведены зависимости Э5 от<£ для ультрадисперсного магнетита, рассчитанные по формуле (6) для воздуха (I) и кремшй-органического соединения (2) и формуле (8) (кривая 3} для nk) =1.7 эВ. Из рисунка видно, что линейная зависимость Э$ отнаблюдается только при болыаих Sc. На рис. 3(6) приведены экспериментально полученные значения 3Hdp из работы £*Л для магнетитовых магнитных жидхостей с разными Я ( £0 =1,9 зВ). Зависимость ^ от величины намагниченности насищения Ял пропорциональной Ц, носит линейный характер, что согласуется с выражением (8).

Исследование выражения (6) в случае сильного поглощения показало, что магнитооптические свойства ультрздисперсшх сред з атом случае существенно отлнчгзтся от свойств массивного материала. В ' качестве примера ка рис.4(a) приведены зависимости ЭФ от , рассчитанные по формуле (б) для ультрадиспгрсного железа £ £с »1) для <5=0,2 (I), <£=0,4 (2), ?=0,б (3) и поликристадлического

(VjAkrara A, Rousan, Неззаг 1,1. El-Charen ar.d Yusuf,/ IEEE Trars. on nag. V.25, E4, 1989, p.3121-3124.

,

град

^ЗД/см

-12 / /

2,3^ '

•8 1 ^ / / (а)

•4 / 1

« 1,0 » с»»

0,5 ?

Рис. 3.

"«УК • гРад/с«

Гс

- -I

.х^гГо

^¡Ь.эВ

(б)

Рис.4.

железа (4). Из рисунка 4(a) видно, что с увеличением Ц, смена знака эффекта, который наблюдается в районе КС~2 эВ смещается в сторону менылих энергий. Экспериментально измеренные зависимости ЭЗ от ХО , для островковьгх пленок железа с весовыми толщинами 50 А (1), 100 I (2) и 150 X (3) приведены на рис. 4(6). Сравнение полученных экспериментально кривых с теоретическими расчетами показало, что модель Максвелла-Гарнетта качественно описывает спектральные зависимости на ультрадисперсисм железе.

Четвертая глава посв.тцена исследования оптических и магнитооптических свойств ионкоимплантированкых феррит-гранатовых пленок в области энергий - 4,5 зЕ.

. В §4.1 рассмотрены результаты исследования влияния имплантации на оптические и магнитооптические сзойстза поверхности феррит-гранатсзьтх пленок состава (VBICí b'Dig толциной I мкм,

('ySlCctSi%(P2&eSl)o0íü толщиной 1,2 мкм и (VSlCaStr^)j,iFeGiSlX¡OlZ . толщиной 2,2 мкм, вырацеиных методом аидкофазной зпитаксии на подложке с ориентацией fill] . Имплантация пленок прово-

дилась иенами лг'з* с энергией ICO кэВ и различными дозами от 0,5-10 до 3,0-10%Г2.

Исследование характера спектральных зависимостей ЭЭК до и после имплантации показало, что имплантация существенно меняет магнитооптические свойства исследованных образцов. При этом картина изменения спектральных зависимостей ЭЗК на пленках всех исследованных составов имеет подобный характер. В качестве примера на рис.5 приведены зависимости ЭЭК от SU для гленок (ySlCxSmiW.jí^tóilsC'ií до (I) и после имплантации ионами с Е=100 кэВ и дозами: 0,5* Ю*4 см*2 (2), I,5-I0I4cm~2(3), 2,0'IGí4cm"2 (4) и 2,5'I0I4cm"2 (5), измеренные при угла падения света ч" =70°. Из рисунка видно, что увеличение дозы имплантации приводит к подавлении интенсивного магнитооптического максимума, расположенного в области энергий л i-i л 3 эВ, что связывается нами с разрушением молекулярных комплексов РгОч и fe Ос, - По величине уменьшения магнитооптических максимумов в ультрафиолетовой области спектра, можно судить о степени разрушения этих комплексов. В ходе исследований обнаружено, что отрицательный магнитооптический максимум на кривых ЭЭК , расположенный з районе энергий hi'o ^ 2,6 эВ , с увеличением дозы имплантации уменьшает свою величину, а затем сменив знак достигает нового положительного значения. При исследовании образца СуБ*Сл&»)з (be¿eS'_)o имплантированного ионами с дозами 2,0 f 2,5* I0*4 см"2, обнаружено, что аналогичная смена знака эффекта d области

Рис. 5,

4

г о -2 -4

> экв

.10°

2,0

2 /

t

Рис. 6.

к к) =2,6 зВ наблюдается при увеличен:!!! внешнего магнитного поля.

В качества примера на рис.б приведены зависимости ЗЗК от К¿0

( (Р =70°) на пленке состава {УЯ'сСаЗ^з, (Рг&'л после имплаита-

I/1 р

ции дозой 2,0-10 см для значения зпеикего магнитного поля Н =0,2 кЭ (I) л Н =2,5 кЭ (2). Полученные в работе результаты объясняются опрокидыванием магнитоле моментов ионов железа в областях с нарушенной ионной имплантацией кристаллической структурой исходной феррит-гранатовой пленки.

Анализ экспериментально полученных спектральных зависимостей компонент ТДП, рассчитанных на пленках ферритов-гранатоз до и после имплантагди показал, что имплантация слабо влияет ка диагональное компоненты ТДП, в то время как нздиагональше компоненты существенно меняются.

Следует такгхе отметить, что изучение процессов намагничивания имплантированных областей показало, что имплантация приводит к значительному подавлений анизотропии ростз, даже относительно малыми дозами, что выражается в уменьшении величины поля насыщения в плоскости пленки при перекапгичивании.

Анализ поведения магнитооптических максимумов в районе »6 и 3,5 эЗ позволил сделать гывод о том, что степень структурного и магнитного разупорддочения з ходе имплантации сильно зависит от состава феррит-гранатовых пленок.

В §4.2 рассмотрены эффекты йоге не имя интенсивности и вращения плоскости поляризации при отражении или прохождении света в области прозрачности имплантированных феррит-гранатовых пленок, составы которых уже указа;-:; в §4.1. - 0,5 - 2,3 эВ).

Рассмотрено влияние ориентации внешнего магнитного поля и плоскости поляризации падающей волны на указателе вьте аффекты. Приведены экспериментальные результаты показывающие, что незначительное отклонение внесшего .магнитного поля от поверхности образца или поляризации от Р -компоненты, вызывает появление на спектральных зависимостях ЭЭК интенсивного магнитооптического максимума в области энергий 0,5 - 2,3 эВ. В качестве примера на рис.? приведены зависимости ЭЭК от К Л для пленок (1,2) и (3>45 (1»3> 'л пос*е (2»4>

плантации ионами -л'«* с Е--100 кэВ и дозой 2,0- Ю^см"^, измеренные при ^ =70° и 0 =5° ( 0 - угол отклонения плоскости поляризации от Р -компоненты падающей световой волны).

Приведены результаты экспериментального исследования обнару-

г4 л* •;«

& \\\

б /• А

и %

1,0 2,0 А // ^ ЪЬ.аВ

Г А- "Г ' ^

-6 'А*

■-8 -10

V

\\ Щ ¡1

* 2 I \ .

А * '.^3 I / • « х

Х/ Ряс. 7. , мин. ' . х

^ / У

,7 оЧч. 50

'К /

•в

-4

8,

V*

-4 \\

град.

* .7

1--Ю \/

Л .«ИНуД з

-2 *

\-ЯУ \ 0 50

1 7ГГ

--2 V*

О. град л-*.'__

-4 \ А

V 4

Рис. 8.

тонного в области прозрачности интенсивностного эффекта и вращения плоскости поляризапии отраженного света от ориентации внешнего магнитного поля и ориентации плоскости поляризация падающего света. Аналогичные зависимости рассмотрены для светового луча прошедшего через пленку Показано, что ионная имплантация влияет на характер зависимости вращения плоскости поляризации отраженного света от ориентация плоскости поляризации падаацей световой волны. В качестве примера на рис.8 приведены зависимости вращения плоскости поляризации (4^.) отраженного света от ориентации плоскости поляризации падающей световой волны г.ри полярном (1,3) и экваториальном (2,4) пе-ремагничивании пленок (У/эал&пА-и)} О-Ъ^г^ Ь*^ до (1,2) и после (3,4) имплантации ионами Уг*с Е=100 кэВ и дозой 2,5 10

Полученные экспериментальные результаты объяснены с помощь» теоретической модели, в которой рассмотрен механизм формирования ограненной или прешедшей через феррит-гранатовую пленку световой волны. Это в первую очередь учет фарадеевсяого вращения плоскости поляризации при прохождении света через пленку и изменения ориентации плоскости поляризации на границах раздела вездух-феррит-грака-тавая пленка к феррит-гранатовая пленка-подложка.Показано, что проведенные расчеты хорощо согласуются с экспериментальными результатами.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТУ РАБОТЫ

1. Для случая слабого поглощения (К*«иг) материала частиц в рамках теоретической модели Максаелла-Гаркетта впервые установлена простая взаимосвязь меуду величиной экваториального эффекта Керра на ультрадисперсной среде и величиной эффекта на массивном магнетике того ке состава. Сформулированы условия эксперимента существенно упрощающего анализ экспериментально получаемых результатов.

2. Проведено экспериментальное исследование экваториального эффекта Керра и оптических сзойстз магнетитовых магнитных жидкое- . тей и их осадков. Показано, что полученные экспериментальные результаты хорошо согласуются с рассмотренной теорией.

3. В рамках теоретической модели Максвелла-Гарнетта рассмотрен эффект Фарадая в ультрадисперсных средах. Впервые показано, что

не только в области прозрачности, но и в случае слабого поглощения материала частиц, спектральные зависимости эффекта Фарадея в ультрадисперсной среде и соответствующем магнетике подобны. Показано также, что в случае сильного поглощения спектральные зависимости

эффекта Фарадея существенно отличаются от аналогичных зависимостей для массивного материала.

4. Проведено экспериментальное исследование эффекта Фарадея на островковых пленках железа. Показано, что полученные результаты согласуются с теорией.

5. Исследованы оптические и магнитооптические свойства имплантированных феррит-гранатовых пленок состава СЕ^&Дз (Реь-г ,

(РеС-г51 Ьйа и . Определены

компоненты тензора диэлектрической проницаемости. Обнаружено, что отрицательный магнитооптический максимум, расположенный на спектральных зависимостях экваториального эффекта Керра в области энергий эВ с увеличением дозы имплантации вначале умень-

шает свою величину, а затем сменив знак достигает нового положительного значения. Обнаружено также, что при некоторых дозах имплантации указанный магнитооптический максимум мскет менять сбои величину и знак при увеличении внешнего магнитного поля.

6. Обнаруженные при исследовании феррит-гранатовых пленок особенности в области энергий 2,6 эВ объяснены опрокидыванием магнитных моментов ионов железа в областях с нарушенной кристаллической структурой.

7. Ка имплантированных феррит-гранатовых пленках впервые изучены эффекты из .знения интенсивности и вращения плоскости поляризации при отражении или прохождении света в области прозрачности феррита-грачата. Обнаружено, что незначительнее отклонение направления внешнего магнитного поля от поверхности образца или поляризации от Р -компоненты , вызывает появление на спектральных зависимостях экваториального эффэкта Керра интенсивного магнитооптического максимума в области 0,5 - 2,3 эВ.

8. Исследованы зависимости обнаруженного интенсявностного эффекта и вращения плоскости поляризации отраженного света от ориентации внешнего магнитного поля и ориентации плоскости поляриза- . ции падающего света. Аналогичные зависимости рассмотрены для светового луча прошедшего через пленку.

9. Впервые обнаружено влияние ионной имплантации на характер зависимости вращения плоскости поляризации отраженного света от ориентации плоскости поляризации падающей световой волны.

10. Полученные экспериментальные результаты объяснены с помощью теоретической модели, в которой рассмотрен механизм формирования отраженной или прошедшей через феррит- гранатовую пленку световой волны.

Основные результаты диссертации изложены в работах:

1. Никитин Л.В., Кзландадзе Л.Г., Волденская Л.Г. Магнитооптические свойства поверхности феррит-гранатовых пленок, имплантированных ионами ие+ с энергией 100 кзБ.// 3 сб.: Тезисы XIII Всесоюзной школы-семинара "Новые магнитные.материалы микроэлектроники (магнитные пленки)" - Астрахань, 1992 г. С. 30-32.

2. Klkitin L.V, arrt Kalandarlze X.G, The equatorial Kerr effcct in ira^netite nagnetic fluids. // In: Abstracts the sixth international conference or. nagnetic fluids. - 19S2, Paris, p. 362-383.

Зак. 599. Тир. 100. ВНКШТ