Особенности взаимодействия оптического излучения с микро- и наноразмерными магнитными структурами

Белотелов, Владимир Игоревич

Особенности взаимодействия оптического излучения с микро- и наноразмерными магнитными структурами тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.03 ВАК РФ

Белотелов, Владимир Игоревич АВТОР

кандидата физико-математических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Москва МЕСТО ЗАЩИТЫ

2004 ГОД ЗАЩИТЫ

01.04.03 КОД ВАК РФ

Диссертация по физике на тему «Особенности взаимодействия оптического излучения с микро- и наноразмерными магнитными структурами»

Автореферат диссертации на тему "Особенности взаимодействия оптического излучения с микро- и наноразмерными магнитными структурами"

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. М.В. ЛОМОНОСОВА

ФИЗИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

На правах рукописи

УДК537.62, 538.955

БЕЛОТЕЛОВ Владимир Игоревич

ОСОБЕННОСТИ ВЗАИМОДЕЙСВИЯ ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ С МИКРО- И НАНОРАЗМЕРНЫМИ МАГНИТНЫМИ СТРУКТУРАМИ

01.04.03—радиофизика

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

МОСКВА - 2004

Работа выполнена на физическом факультете Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова

Научные руководители: доктор физико-математических наук, профессор

Логгинов Александр Сергеевич доктор физико-математических наук, профессор Звездин Анатолий Константинович

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук, профессор

Буров В.А.

доктор физико-математических наук, профессор Попков А.Ф.

Ведущая организация: Институт радиотехники и электроники РАН

Защита диссертации состоится «15» апреля 2004 года в 15 часов на заседании диссертационного совета Д 501.001.67 на физическом факультете Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова по адресу: 119992, г. Москва. ГСП. Ленинские Горы, МГУ. физический факультет, ауд._.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке физического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова.

Автореферат разослан «15» марта 2004 года.

Ученый секретарь диссертационного совета канд. физ.-мат. наук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Исследование рассеяния электромагнитного излучения в средах, содержащих неоднородности, является классической радиофизической задачей, которая решается во многих областях науки и техники (радиолокация, медицина, атмосферные исследования, изучение аэрозолей, взвесей и т д.) Облучение вещества и наблюдение пространственного спектра рассеяния применяется в широком диапазоне длин волн излучения и позволяет изучать неоднородности самого различного пространственного масштаба и физической природы. В данной работе проводится изучение взаимодействия излучения оптического и ближнего инфракрасного диапазона с материалами, содержащими магнитные неоднородности и структуры. субмикронного и нанометрового размеров. Рассматриваются возникающие при этом магнитооптические эффекты, решаются задачи детектирования и исследования таких структур с использованием различных методов оптической микроскопии.

Магнитные объекты и структуры, характерные размеры которых составляют сотни, десятки и даже единицы нанометров - магнитные нанослои. нанопроволоки, наночастицы. магнитные вихри в магнитных пленках, магнитные фотонные кристаллы, в настоящее время представляют практический интерес. Это связано с тем, что такие объекты очень перспективны для создания новых устройств хранения, записи и считывания информации, магнитных сенсоров, ключей и других компонентов интегральной оптики. Кроме того, в наномасштабных объектах возникают качественно новые эффекты, связанные с особенностями распределения намагниченности в них, их транспортными и оптическими свойствами. Таким образом, исследование магнитных нанообъектов представляет большой интерес и с фундаментальной точки зрения.

Среди различных методов исследования магнитных объектов оптические

методы занимают ведущие позиции в силу их большой информативности и

относительной простоты. Магнитооптика однородных магнитных сред и магнитных

структур с размерами, превышающими длину волны света, в последние несколько

десятилетий была подробно изучена. В настоящее время активно ведутся

магнитооптические исследования и наноструктур, В тоугг прггмн, тиитшлИ!.

¡ РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ |

взаимодействия электромагнитного излучения с

магнитными объектами изучены мало, теоретический аппарат магнитооптики нанообъектов развит слабо. Магнитооптические свойства нанообъектов сильно зависят от их транспортных свойств (проводимости), и зачастую использование для их описания тензора диэлектрической проницаемости, такого же, как и для макромасштабных сред, оказывается неправомочным. При взаимодействии света с упорядоченными субмикронными магнитными материалами - фотонными кристаллами обычные магнитооптические эффекты приобретают новые свойства. В связи с вышесказанным, развитие теоретического аппарата для анализа взаимодействия излучения с магнитными микро- и наноструктурами является актуальным. Решение этой задачи лежит в основе проведенных теоретических исследований.

Экспериментальное исследование магнитных субмикронных структур возможно с использованием различных видов оптической микроскопии. При этом возникает целый ряд проблем, связанных с получением адекватных изображений и их интерпретацией. Таким образом, необходимо развитие методов моделирования магнитооптических изображений по заданному распределению намагниченности в образце и проведение анализа получаемых в той или иной микроскопии изображений.

Характер взаимодействия света с магнитными объектами, а. следовательно, и соответствующий теоретический метод описания сильно зависят от соотношения длины волны излучения и размера магнитной неоднородности. Поэтому в данной работе отдельно рассмотрены случаи, когда размер неоднородности находится на уровне нескольких нанометров, составляет десятки нанометров или сравним с длиной волны излучения.

В рамках обозначенных выше проблем цель работы — развитие теоретических методов описания взаимодействия оптического излучения с магнитными локально-неоднородными субмикронными объектами при различных соотношениях длины волны излучения и размера. неоднородности, исследование особенностей магнитооптической дифракции и интерференции излучения, а также применение разработанных методов для анализа возможностей и ограничений различных методов магнитооптической микроскопии. В работе решались следующие задачи:

I— Ь—Разработкал'еоретических методов описания магнитооптических свойств микро •"и.к

объектов.

2. Моделирование изображений магнитных субмикронных структур в микроскопии ближнего поля и анизотропной микроскопии темного поля. Анализ возможностей этих методов при визуализации указанных магнитных объектов.

3. Изучение магнитооптических эффектов в магнитных фотонных кристаллах.

4. Исследование транспортных и оптических свойств магнитных многослойных пленок, обладающих эффектом туннельного магнитосопротивления.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Разработана основанная на применении метода тензорных электродинамических функций Грина методика расчета изображений магнитных структур в микроскопии ближнего поля и анизотропной темнопольной микроскопии.

2. Исследованы (на примере пленок ФГ с одноосной анизотропией) различные геометрии анизотропной темнопольной микроскопии. Найдены условия падения света и пространственной фильтрации рассеянного излучения, при которых данная разновидность микроскопии имеет максимальную обнаружительную способность, обеспечивающую визуализацию вертикальных линий Блоха.

3. Проведен анализ возможностей сканирующей микроскопии ближнего поля по наблюдению магнитных субмикронных структур в магнитных пленках различной толщины. Для достижения высокого пространственного разрешения предложены оптимальные конфигурации наблюдения.

4. Разработан метод расчета магнитооптических эффектов в двумерных магнитных фотонных кристаллах.

5. Развита теория описания оптических и транспортных свойств магнитных многослойных пленок типа металл-диэлектрик. Теоретически изучен негиротропный магнитооптический эффект.

Практическая ценность. Диссертационная работа относится к исследованию магнитооптических свойств микро- и наноразмерных магнитных объектов. Полученные результаты могут быть положены в основу разработки оптических методов детектирования и изучения магнитных субмикронных структур, исследований и разработки новых типов устройств хранения и обработки

информации с оптической адресацией, разработки устройств современной интегральной оптики.

Научные положения и результаты, выносимые на защиту.

1. Развитие методов теоретического описания взаимодействия электромагнитных волн с магнитными микро- и наноразмерными неоднородностями при различных соотношениях длины волны излучения и характерного размера неоднородности.

2. Изучение особенностей магнитооптической дифракции света на наноразмерных магнитных неоднородностях - вертикальных линиях Блоха, доменных границах, наночастицах. Проведение анализа возможностей анизотропной микроскопии темного поля и установление условий, при которых этот метод наблюдения обладает высокой обнаружительной способностью, позволяющей контролировать состояние намагниченности наноструктур с высоким временным разрешением. Последнее становится возможным при наблюдении в темном поле с использованием установки высокоскоростной фотографии.

3. Исследование вопроса о разрешающей способности сканирующей микроскопии ближнего - поля - в различных конфигурациях наблюдения. Объяснение причины ухудшения пространственного разрешения при получении изображений магнитных структур в толстых (толщина 1:10 мкм) магнитных пленках при использовании ближнепольной микроскопии в стандартных режимах наблюдения. Определение режима наблюдения, позволяющего визуализировать эти структуры с высоким пространственным разрешением.

4. Проведение исследования магнитооптических эффектов, возникающих в двумерных магнитных фотонных кристаллах. Обнаружение резкого возрастания эффектов Фарадея и Фохта при приближении частоты электромагнитного излучения к критическим частотам, соответствующим экстремумам фотонных зон.

5. Теоретическое изучение негиротропного магнитооптического эффекта, состоящего в изменении коэффициента отражения излучения от поверхности многослойной пленки типа металл-диэлектрик при изменении ее магнитной конфигурации.

Апробация результатов. Основные результаты, изложенные в диссертации,

докладывались на: XVII и XVIII Международных Школах-Семинарах "Новые

магнитные материалы микроэлектроники" (Москва. 2000, 2002); научной конференции "Ломоносовские чтения" (Москва, МГУ им. М.В.Ломоносова, 1999); II и III Международных конференциях молодых ученых и специалистов "Оптика -2001" и "0птика-2003" (Санкт-Петербург, 2001. 2003); XIX научно-технической конференции "Высокоскоростная фотография и фотоника'' (Москва, 2001); Евро-Лзиатском симпозиуме "Направления в магнетизме" (Екатеринбург 2001); Международных конференциях "Функциональные материалы" (Крым, 2001, 2003); Международном симпозиуме MISM 2002 (Москва, 2002); Международной конференции IQEC 2002 (Москва, 2002); Международной конференции "Магнитные материалы и их применение" 2002 (Минск, 2002); Международном семинаре "Выездная секция по проблемам магнетизма в магнитных пленках, малых частицах и наноструктурных объектах" (Астрахань, 2003); Международной конференции по магнетизму ICM-2003 (Рим, 2003).

Публикации Основные результаты диссертации опубликованы в 20 печатных работах (из них 5 статей в реферируемых журналах), список которых приведен в конце автореферата.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка цитируемой литературы. Работа содержит 141 страниц, включает 59 рисунков, 1 таблицу и 196 библиографических ссылок.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы исследований, сформулирована цель работы и описана структура диссертации, изложены основные научные положения, выносимые на защиту.

Первая глава диссертации представляет собой обзор теоретических и экспериментальных работ, посвященных магнитным микро- и наноструктурам, их магнитооптическим (МО) свойствам, а также оптическим методам их исследования. Особое внимание уделено сканирующей оптической микроскопии ближнего поля (СОМБП) и анизотропной темнополыюй микроскопии (ATM).

Рис 1. Рассматриваемая конфигурация.

Во второй главе описан разработанный при выполнении диссертационной работы теоретический подход к описанию дифракция излучения на наноразмерных объектах и расчету их изображений Для вычисления поля дифрагировавшего излучения использован метод тензорных электродинамических функций Грина (ТЭДФГ) [1]. При этом рассмотрена прозрачная и изотропная для используемой

длины волны излучения подложка, на поверхности которой находятся

нанообъекты: магнитные наночастицы. наноконтакт, ферромагнитная пленка с доменной структурой (рис. 1). Диэлектрическая проницаемость подложки Оптические свойства наноструктуры определены тензором диэлектрической проницаемости . На подложку под углом падает линейно поляризованная плоская монохроматическая волна с

Решение задачи о рассеянии излучения на магнитной структуре сволится к решению полученного из уравнений Максвелла уравнения

где вне подложки, внутри подложки; - единичный тензор,

/"(г) = 0 вне магнитного объекта. /(г) = 1 внутри магнитного объекта. Для решения данного уравнения применен метод" ТЭДФГ. Поскольку учет многократных отражений излучения от поверхностей подложки слабо сказывается на характере дифракции на наноструктуре, можно использовать функции Грина для случая прозрачной полубесконечной диэлектрической пластины. При помощи функций Грина (1) решено по теории возмущений, в которой малым параметром

является магнитооптический параметр При этом получены аналитические

выражения для пространственных Фурье-образов поля дифрагировавшего излучения:

где к = (к,,к,,0) - проекция волнового вектора к одной из пространственных

гармоник дифрагировавшего излучения на плоскость ХУ, g|lv (г,г',со,к) - Фурье-

образы функций Грина, Р(г,и>) -часть поляризации среды, связанная с ее магнитными свойствами. Для перехода к распределению электрического поля в реальном пространстве необходимо сделать обратное Фурье-преобразование. Знание электрического поля над поверхностью образца позволяет вычислить

коэффициенты прохождения, отражения, поглощения, а также рассчитать изображение соответствующей структуры. Характер изображения, образующегося в оптической системе, определяется обратным Фурье-преобразованием, которое проводится с учетом только тех гармоник поля, которые прошли через оптическую систему:

где - совокупность компонент волновых векторов гармоник, прошедших через оптическую систему. Состав множества }.. зависит от вида микроскопии (см. табл. 1) и определяет разрешающую способность метода.

Вид микроскопии Обычная (в проходящем свете) АТМ СОМБП

Табл. 1. Особенности множества Щ } для различных видов оптической микроскопии.

Так, в случае СОМБП в формировании изображения

наряду с распространяющимися участвуют нерадиационные

гармоники, которые соответствуют высоким пространственным

частотам , что позволяет достигать пространственного

о.ю

0.05 /

0 00+^—-Г—--,---,---Г---,

0 00 0.02 0.04 0.06 0 08 0.10 И, МКМ

Рис. 2. Зависимость максимального пространственного разрешения, достижимого в СОМБП в режиме сбора фотонов, от высоты сканирования к над образцом.

разрешения вплоть до нескольких десятков нанометров в зависимости от высоты сканирования зонда над образцом и размера апертуры зонда (рис.2).

С использованием развитой теории расчета магнитооптической дифракции излучения проведен анализ изображений магнитных наноразмерных структур в ЛТМ и СОМБП.

Изучение свойств изображений магнитных структур, получаемых по методу ЛТМ. проведено на примере наблюдения доменных границ (ДГ) и вертикальных линий Блоха (ВБЛ) в пленках ферритов-гранатов. Выбор таких объектов рассмотрения продиктован наличием большого экспериментального опыта в данном направлении.

Результаты моделирования изображений субмикронных полосовых магнитных

доменов продемонстрировали, что для ATM характерна высокая, по сравнению с

аналогичной характеристикой традиционной микроскопии светлого поля,

обнаружительная способность. Действительно, в последнем случае наблюдение

микромагнитной структуры происходит, как правило, на фоне засветки от доменов, и

для ее обнаружения приходится оперировать отношением сигнал/фон. В случае

наблюдения в рассеянном свете фоновая засветка от магнитооднородных областей

полностью отсутствует при любой магнитной конфигурации, и при регистрации

субмикронных неоднородностей распределения намагниченности мы имеем дело с

отношением сигнал /Шум, которое, как правило, гораздо выше предыдущего. Высокая

обнаружительная способность ATM была подтверждена и экспериментально при

наблюдении процесса

коллапса цилиндрических

магнитных доменов.

Расчет изображений в

ATM ДГ и ВБЛ показал, что

выбирая соответствующую

конфигурацию подсветки при 5 мкм " " 5 мкм

темнополыюм наблюдении,

Рис. 3. Экспериментальное (левый рисунок) и расчетное

, ч , тгу, г можно устранить засветку от

(правый рисунок) изображения ДГ с линиями Блоха при

падении света в плоскости ДГ (эксперимент и расчет не интересующих нас в выполнены для падающего света, поляризованного в конкретном случае магнитных плоскости падения; контраст инвертирован).

объектов и осуществить наблюдение различных субмикронных структур. Например. для наблюдения вертикальных линий Блоха оптимален режим, в котором свет падает на образец в плоскости ДГ. При этом линии Блоха визуализируются в виде ярких симметричных пятен на темном фоне (рис. 3).

В последней части второй главы проведено исследование свойств изображений немагнитных и магнитных наномасштабных структур в СОМБП. Моделирование изображений немагнитных частиц показало, что в ближнем поле значительную роль играют эффекты поворота плоскости поляризации излучения на топографических особенностях образца, что может существенно затруднить интерпретацию изображений в СОМБП. Поскольку наличие немагнитных неоднородностей приводит к вращению плоскости поляризации излучения в области ближнего поля, то при наблюдении магнитных объектов для выделения магнитного сигнала в ближнем поле метод наблюдения при скрещенных поляризаторах становится не эффективным. Однако, благодаря тому, что в основе СОМБП лежит принцип сканирования, и изображение получают путем объединения отдельных "точечных" фрагментов, оказывается возможным по-разному нормировать яркость изображения от пиксела к пикселу, подавляя интенсивность областей, в которых существенна немагнитная засветка. Это позволяет выделять МО сигнал от участков образца, находящихся на некотором расстоянии (несколько десятков нанометров и более) от границ и углов образца, т е. от тех его участков, для которых немагнитный отклик силен. Вместе с тем, регистрация магнитной составляющей сильно осложнена вблизи неоднородностей рельефа. Тем не менее, МО сигнал может быть также выделен путем специальной обработки получаемых изображений, например, путем операций вычитания и усреднения над несколькими изображениями образца, соответствующими различным состояниям намагниченности. Другим способом получения МО изображений является наблюдение на второй оптической гармонике, которое возможно благодаря сильным нелинейным МО эффектам, проявляющимся на поверхности магнитных сред.

Ближнепольное наблюдение магнитных структур может оказаться гораздо более эффективным в случае исследования образований, для которых от координат зависит только гиротропная (связанная с наличием намагниченности) часть тензора диэлектрической проницаемости. Такими структурами являются, например, ДГ и

ВБЛ в магнитных пленках феррита-граната. Результаты моделирования изображений представлены на рис. 4.

1 мкм

(б)

(в)

(г)

Рис. 4. Экспериментальное (а) [2] и расчетные (б-д) изображения в СОМБП доменной структуры в магнитных пленках феррита-граната Толщина пленки для (а) и (б) составляет 7 мкм, для (в) - 1 мкм и для (г) - 0.1 мкм. Ширина ДГ - 0.1 мкм. В правой части рисунка приведены соответствующие срезы интенсивностсй изображений в направлении, перпендикулярном плоскости ДГ.

На рис. 4 (а) показано экспериментально полученное при наблюдениях в СОМБП изображение пленки феррита-граната толщиной 7 мкм, в которой была реализована доменная структура периодом 1 мкм с ДГ шириной около 100 им [2]. Видимая ширина ДГ составляет 0.6 мкм, что согласуется с результатами

моделирования (рис. 4 (б)). Два других расчетных изображения соответств) ют толщине пленки 1 мкм и 0 1 мкм, соответственно (рис. 4 в, г). Реально существующая ширина ДГ наблюдается только в последнем случае. Анализируя модельные изображения рис. 4 (б)-(г), можно заключить, что ширина изображения ДГ сильно зависит от толщины пленки: чем больше толщина пленки, тем больше ширина изображения ДГ. Пространственное разрешение в СОМБП ухудшается при увеличении толщины магнитной пленки (подчеркнем, что при расчете всех изображений ширина ДГ Б терминах вращения магнитного спина полагалась равной 100 нм). Таким образом, нанометровое разрешение не может быть достигнуто для толстых пленок, по крайней мере, при работе в стандартной геометрии СОМБП на прохождение света.

Эффект уширения изображений ДГ может быть обьяснен на качественном уровне тем, что с ростом толщины пленки резко уменьшается вклад в изображение нерадиационной компоненты электромагнитного поля, наличие которой и обусловливает высокое пространственное разрешение.

Одним из способов повышения разрешения является выбор специальной конфигурации подсветки, который зависит от изучаемой структуры. Например, для наблюдения с высоким пространственным разрешением доменной границы и располагающихся на ней вертикальных линий Блоха освещение можно организовать так, что свет распространяется по магнитной пленке вдоль ДГ и эффективный угол падения на границу раздела пленка-воздух приближается к 90°. Выполненные расчеты подтверждают это предположение.

Третья глава посвящена изучению особенностей магнитооптических эффектов, возникающих в двумерных магнитных фотонных кристаллах (ФК) -материалах с периодически модулированными оптическими свойствами.

При этом была рассмотрена

диэлектрическая оптически неоднородная

среда, характеризуемая диэлектрическои проницаемостью Функция е(г)

является периодической функцией координат:

Рис 5. Схема поперечного сечения рассматриваемого двумерного ФК.

где ¿? = {а1ё| +о2е2} - элементарный вектор решетки двумерного ФК (рис. 5).

Влияние магнитного поля учитывалось при помощи вектора поляризации

где е0 =8.85-10"12 Ф/м, ()(г) - МО параметр диэлектрического материала, пропорциональный внешнему магнитному полю Вп (()(г)«1), т - единичный вектор магнитного поля (или намагниченности). Из уравнений Максвелла, полагая ц = 1 и гармоническую зависимость электромагнитного поля от времени, можно придти к следующей задаче на собственные значения:

где - комплексная амплитуда напряженности электрического

поля в ФК. //0=-Д=Ух|ух-?1=Ч'(г) [

Операторы Нв и V являются эрмитовыми. Собственными функциями оператора Я0 являются векторные функции Блоха ^¿(г) = и^(г)е'*', где к квазиимпульс фотона, - номер соответствующей волновой зоны, Собственные значения образуют "полосатый" спектр с чередующимися

разрешенными и запрещенными зонами. Обусловливающий существование МО эффекта оператор V был рассмотрен как возмущение. При этом использован аппарат теории групп. МО эффекты изучались в районе экстремальных (пысокосимметричных) точек зоны Бриллюэна, в которых закономерности распространения света кардинально отличаются от таковых в случае пространственно однородных сред. В первом порядке теории возмущений получены следующие результаты.

Установлено, что в продольной геометрии, в которой к || т || ё, (магнитное поле ориентировано в базисной плоскости XY ФК). происходит конверсия мод ТЕ«->ТМ эффект, аналогичный МО эффекту Фарадея. Угол поворота плоскости поляризации излучения на единице длины материала - угол Фарадея зависит от частоты излучения и возрастает при приближении частоты к экстремальным частотам фотонных зон

Ф =

2ф\

(»у

(7)

где с = 3-108.м/с. {Q) - усредненный по периоду МО параметр. (5 коэффициент кривизны фотонной зоны.

Однако максимальная величина эффекта Фарадея достигается не непосредственно в критической точке , а вблизи нее. Это обстоятельство является важным. Действительно, при частоте излучения, практически совпадающей с критической частотой, как правило, возникает резкое уменьшение коэффициента прохождения излучения через ФК, что сильно осложняет наблюдение и использование эффекта Фарадея. Поэтому желательно работать на часто rax. пусть незначительно, но отличающихся от критической.

В магнитном ФК, для которого МО параметр 2-10"1 угол Фарадея достигает величины 20Х,„„ в ближнем инфракрасном диапазоне частот, что примерно в 30 раз превышает значение угла Фарадея в случае однородной среды, обладающей тем же

о 8

0,1

О 980 0 985 0 990 0 995 1 ООО

чк

Рис. 6. Зависимость удельного угла Фарадея от . Точки -

экспериментальные данные для трехмерного магнитного ФК, состоящего из кварцевых сфер, промежутки между которыми заполнены насыщенным раствором нитрата диспрозия в глицерине, (диаметр сфер с1 = 260 нм; диэлектрические константы для кварца и магнитной жидкости: е>Аи1 =2.0. е,ч„„, =2.2; индукция внешнего магнитного поля

Вся = 33.5 мТл. 0 = 1-10') [3] Сплошная линия - теоретическая зависимость, определенная по формуле (7). Экстремум ФЗ соответствует Х^ = 566.5 нм.

значением . Это явление перспективно для создания миниатюрных оптических изоляторов в интегральной оптике. Относительное увеличение угла Фарадея по отношению к соответствующей однородной среде возрастает с уменьшением и для материалов с составляет сотни и тысячи раз. Отметим, что указанными

значениями обладают, как правило, вещества с наведенной внешним магнитным полем МО активностью.

Сравнение теоретической зависимости (7) угла Фарадея от частоты с аналогичной экспериментально полученной зависимостью для трехмерного магнитного ФК показывает хорошее согласие теории и эксперимента и демонстрирует возможность применения развитой теории в ряде случаев и для трехмерных ФК (рис. 6).

В геометрии Фохта возникает эффект магнитного

двулучепреломления - относительный сдвиг фаз между ТМ и ТЕ модами. При приближении частоты к экстремальной частоте сдвиг фаз, также как и угол Фарадея, резко возрастает.

Четвертая глава посвящена исследованию оптических и транспортных свойств магнитных нанокомпозитов и магнитных многослойных пленок типа металл-диэлектрик.

Тензор эффективной диэлектрической проницаемости магнитных нанокомпозитов, состоящих из ферромагнитных гранул в диэлектрической матрице, рассчитан на основе теории эффективной среды. Применимость такого подхода обоснована тем, что размеры гранул составляют десятки нанометров, что, с одной стороны, много меньше длины волны излучения, а с другой стороны - превышает длину свободного пробега электрона в материале. В уравнениях эффективной среды эффективная диэлектрическая проницаемость определена через диэлектрические проницаемости составляющих композита. Обычно эти уравнения используют для вычисления нанокомпозита, состоящего из оптически изотропных немагнитных

материалов. Однако уравнения метода эффективной среды применимы не только для скалярных величин, но и для тензорных величин диэлектрической проницаемости Е, и могут быть использованы для описания оптических свойств анизотропных нанокомпозитов. Рассмотрим уравнения эффективной среды для композита.

состоящего из анизотропных гранул, обладающих диэлектрическим тензором помещенных в изотропную матриц)' с проницаемостью ев1, где I - единичный тензор. Предположим, что анизотропные составляющие тензора много меньше изотропных компонент. Поэтому тензор может быть предегавлен как

где . Эффективную проницаемость можно также записать в виде

. Анизотропную часть тензора найдем при помощи стандартных уравнений эффективной среды. Подстановка тензора диэлектрической проницаемости ёл в одно из уравнений эффективной среды - уравнение Максвелла-Гарнета [4] дает:

зе„77

5ёА,

(9)

^0-Л + б,(2 + л;

где - диэлектрическая проницаемость матрицы нанокомпозига.

Определение тензора позволяет описывать анизотропные оптические

свойства композитов. В частности, для магнитных композитных материалов с его помощью можно оценить эффективную величину МО параметра :

где - ненулевая компонента тензора

Во многих практически важных случаях, например, в композитах с эффектом ГМС, размер гранул составляет всего несколько нанометров, и метод эффективной среды оказывается противоречивым и не позволяет в полной мере описать свойства нанокомпозитных систем. Вместе с тем. вычисление оптических свойств таких систем является важным, в частности, при их бесконтактном зондировании и определении проводимости по величине оптического отклика [5]. Поэтому необходимо разработать теоретический подход к описанию таких структур. Эта задача в общем случае является очень громоздкой. Однако целый ряд аспектов оптики гранулированных нанокомпозитов может быть рассмотрен на примере более простой нанокомпозитной системы - многослойной пленки, состоящей из чередующихся слоев магнитного и немагнитного материалов, толщина которых

составляет несколько нанометров. Для такой физической системы оказывается возможным сформулировать содержательную и решаемую теоретическую модель. Кроме того, изучение оптических свойств многослойных нанопленочных материалов представляет и самостоятельный интерес, обусловленный, в частности, их применениями в качестве сенсоров магнитного поля.

Среди магнитных многослойных структур можно выделить два основных класса материалов: мультислои типа металл - металл и металл — диэлектрик. Используемый в работе теоретический подход применим к обоим типам мультислосв. До настоящего времени в ряде работ он был использован только для определения оптических свойств пленок типа металл-металл [61. В диссертационной работе этот метод впервые адаптирован к решению задачи о МО свойствах пленок металл-диэлектрик, которые обладают туннельным магнитосопротивлением.

Тензор диэлектрической проницаемости многослойной среды вычислен по формуле

в которой диагональный элемент тензора проводимости найден непосредственно из кинетического уравнения Больцмана для электронов с учетом спин-зависимого рассеяния и туннелирования:

Здесь = (*я.Ун.уа) - средняя скорость электронов, т0( - время релаксации электронов. е = 1.6-10~"Кл - заряд электрон^.- функция распределения Ферми-Дирака.

Тензор диэлектрической проницаемости найден для двух конфигураций многослойной пленки: ферромагнитной (векторы намагниченности всех слоев сонаправлены) и антиферромагнитной (векторы намагниченности соседних магнитных слоев противоположно направлены). Эффективные диэлектрические проницаемости для антифсрромагнитной и ферромагнитной структуры многослойной пленки различны. Это приводит к существованию МО эффекта, который состоит в том. что интенсивность электромагнитного излучения, отраженного от многослойной структуры, зависит от конфигурации ее намагниченности. Такой МО эффект отличается от известных МО эффектов Керра и Фарадея, в том числе

интснсивностных. тем, что традиционные МО эффекты являются следствием магнитной гиротропии среды, а рассматриваемый эффект является негиротропными. Это означает, что он определяется механизмом спин-зависимого рассеяния электронов, т.е. главным образом зависит от диагональных элементов тензора е диэлектрической проницаемости среды. Негиротропный МО эффект (НГМОЭ) может быть использован, в частности, для бесконтактного зондирования материалов, обладающих эффектом магаитосопротивления. НГМОЭ описывают относительным изменением коэффициента отражения

В качестве примера рассмотрим мультислой, содержащий магнитную компоненту Fe и диэлектрическую - С. Для такой структуры -Wt¡=%.2 эВ, IV,. -И'» =5.7 эВ, Я^-И^, =1.0 эВ. Эффекгивные массы электронов примем одинаковыми: где тг =9.1-10"" кг. При этом скорости Ферми

у,„ =8.5-105м/с и V,, =7.1-10!м/с. F-сли положить т0„=3-Ю~"с и т01, =6-10"|4с, то соответствующие длины свободного пробега оказываются много больше толщины слоев.

Зависимости НГМОЭ от энергии фотона излучения и от величины шероховатости интерфейсов, построенные при выбранных значениях параметров,

Рис. 7. НГМОЭ как функция энергии Ли. фотона падающего излучения при различных значениях толщины а магни того слоя (6=0.2 нм, т] = I А).

йш.эВ

Рис. 8. Графики зависимости НГМОЭ от величины шероховатости интерфейсов многослойной структуры, построенные при различных энергия&фотона излучения подсветки. При построении приняты следующие значения параметров структуры: о=1нм, 6=0.2 нм.

показаны на рис.7-8. Гели поверхности интерфейсов являются идеальными - без шероховатостей ( ). то эффект от сутствует. Кроме того, при увеличении толщины Ь диэлектрической прослойки до величины порядка нанометра НГМОЭ также практически исчезает. Это связано с тем. что при нм коэффициент прохождения электрона через диэлектрический слой близок к нулю, и электроны оказываются запертыми в своих слоях. Отметим, что здесь мы рассматриваем лишь внутризонные переходы электронов.

Расчеты зависимости МО эффекта от угла падения света показали, что данный эффект достигает максимального значения при нормальном падении излучения. Отметим, что МО эффект Керра. также состоящий в изменении интенсивности отраженного света при изменении намагниченности среды, имеет иную угловую зависимость При уменьшении угла падения света он уменьшается и при нормальном падении вообще отсутствует. Причина такого различия состоит в том, что эффект Керра является гиротропным, т.е. обусловлен недиагональными компонентами тензора диэлектрической проницаемости, в то время как новый эффект связан лишь с диатональными компонентами тензора.

Выводы

1. Развиты методы теоретического описания взаимодействия электромагнитных волн оптического диапазона с магнитными структурами при различных соотношениях длины волны излучения и характерного размера неоднородности. Отдельно рассмотрен случай, когда размер магнитных неоднородностей составляет единицы нанометров.

2. Разработан метод теоретического анализа магнитооптических изображений в микроскопии темного поля и в ближнепольной микроскопии, базирующийся на использовании метода тензорных электродинамических функций Грина.

3. Исследованы возможности получения изображений субмикронных структур в анизотропной микроскопии темного поля. На примере вертикальных линий Блоха в пленках ферритов-гранатов показано, что выбор оптимальной геометрии наблюдения позволяет достичь высокой обнаружительной способности и надежно детектировать магнитные объекты размером 10-100 нм, что подтверждается проведенными экспериментами.

Предложена методика эксперимента, позволяющего исследовать процесс перемагничивания уединенной монодоменной наночастицы или матрицы наночастиц с высоким временным разрешением.

4. Рассмотрено применение сканирующей микроскопии ближнего поля для наблюдения наноструктурных объектов. Установлено, что причиной низкого пространственного разрешения при наблюдении наноструктур в толстых (более 100 нм) прозрачных образцах является превалирующий вклад в изображение от низкочастотных пространственных гармоник излучения, дифрагировавшего на наноструктуре. Подтверждением данного заключения является экспериментально наблюдаемое уширение изображений доменных границ в пленках ферритов-гранатов.

Предложена схема наблюдения доменных границ, позволяющая улучшить пространственное разрешение до величины порядка 50 нм. В этой схеме излучение подсветки распространяется по пленке вдоль доменной границы.

5. Объяснены причины экспериментально наблюдаемого уширения изображений доменных границ в пленках ферритов-гранатов при их наблюдении в микроскопии ближнего поля.

6. Исследованы особенности МО эффектов, возникающих в двумерных магнитных фотонных кристаллах. Показано, что эффекты Фарадея и Фохта возрастают в сотни и тысячи раз по сравнению с однородными средами при приближении частоты электромагнитного излучения к критическим частотам, которые соответствуют экстремумам фотонных зон.

7. Развита теория расчета оптических свойств многослойных магнитных пленок типа металл-диэлектрик путем решения кинетическое уравнение Больцмана с учетом спин-зависимого рассеяния электронов как внутри проводящих слоев, так и на шероховатых интерфейсах. Исследован лежащий в основе бесконтактного определения проводящих свойств многослойных пленок негиротропный МО эффект, который возникает при отражении излучения от поверхности многослойных пленок. Установлено, что данный эффект достигает максимального значения при нормальном падении излучения и главным образом обусловлен шероховатостями интерфейсов: когда интерфейсы абсолютно гладкие и времена релаксации электронов во всех слоях одинаковы, то эффект отсутствует.

Основные результаты диссертации отражены в следующих публикациях:

1. В.И. Белотелое, Л.С. Логгинов, Л.В.Николаев. Анализ механизма визуализации вертикальных блоховских линий в пленках ферритов-гранатов в различных геометриях микроскопии темного поля. // Радиотехника и электроника. 2001. Т. 46. N 7. С. 870-876.

2. V. I. Belotelov, Л. S. Logginov. A. V. Nikolaev. Simulation of dark field optical images ofmagnetic nanoparticles. // Functional materials. 2002. V. 9. n. 1. p. 105-110.

3. В.И. Белотелов, А.С. Логгинов, А.В. Николаев. Детектирование и исследование магнитных микро и наноструктур с применением оптической микроскопии темного поля. // Физика твердого тела. 2003. Т. 45. в. 3. С. 490-499.

4. В. И. Белотелов, А. П. Пятаков, А. К. Звездин, ВА Котов, А. С. Логгинов, Численное моделирование изображений наночастиц в ближнепольной сканирующей оптической микроскопии. // Журнал технической физики. 2003. Т. 73, в. 1, С. 3-9.

5. В.И. Белотелов, А.К. Звездин, В.А. Котов, А.П. Пятаков. Негиротропные магнюооптические эффекты в многослойных пленках металл-диэлектрик. // ФТТ. 2003. Т. 45. №. 10. С. 1862-1869.

6. В.И. Белотелов. Оптическое детектирование субмикронных магнитных структур в пленках ферритов-гранатов. // Сб. тр. конф. «Ломоносов-2000», Москва. 2000. С. 143-145.

7. В.И. Белотелов, А.П. Пятаков. Моделирование изображений в ближнепольной оптической микроскопии. // Сборник трудов 2-ой международной конференции молодых ученых и специалистов «Оптика 2001». С. 217.

8. В. И. Белотелов, А. В. Николаев. Детектирование субмикронных магнитных структур методом микроскопии темного поля. // Сборник трудов 2-ой международной конференции молодых ученых и специалистов «Оптика 2001». С. 209.

9. I. Belotelov, А. V. Nikolaev, A.S. Logginov. Observation of magnetic nanoparticle matrix by means of dark field microscopy. // International conference functional materials. ICFM-2001. Ukraine. Crimea. Partem! Book ofabstracts, p. 211.

10 В.И. Белотелов, А.С. Логгинов. А.В. Николаев, Е.П.Николаева. Исследование магнитных микро- и наноструктур с использованием методов высокоскоростной фотографии и микроскопии темного поля. // Материалы 19-ой научно-технической конференции "Высокоскоростная фотография и фотоника'", 13-14 ноября, 2001. Москва, С. 30.

11. V. I. Belotelov, A. P. Pyatakov. К. A. Zvezdin. Numerical simulation of magnetization distribution in nanostructures and their imaging in near field microscopy. // MISM 2002. Symposium, Moscow, June. Book of abstracts, p. 251.

12. V. 1. Belotelov, A. S. Logginov, A. P. Pyatakov, A.K. Zvezdin. Observation of nanostructures in near field microscopy. // Technical Digest 1QEC 2002. Moscow, June, p. 368.

13. В.И. Белотелов, А.К. Звездин. А.С. Логгинов, А.В. Николаев, А.П. Пятаков. Магнитооптическая микроскопия ближнего поля. // XVIII конф. «Новые

магнитные материалы микроэлектроники». Москва, Июнь 2002. Сборник трудов. С.333-335.

14. V.I. Belotelov, V.A. Kotov. A.P. Pyatakov, K.A. Zvezdin. Computation of magnetization distribution in nanostructures and their imaging in near field microscopy. // Proceedings of II international scientific conference "Magnetic materials and their application". Minsk. 2002, October, p.135.

15. В.И. Белотелое, А.К. Звездин, ВА Котов, А.П. Пятаков. Магнитооптика фотонных кристаллов. // международный семинар Выездная секция по проблемам магнетизма в магнитных пленках, малых частицах и наноструктурных объектах. Астрахань, сентябрь 2003. сб. тр. С. 90.

16. V. I. Belotelov, A.K. Zvezdin, A. P. Pyatakov, V.A. Kotov, Magnetooptical Properties of Photonic Crystals. // International conference functional materials. ICFM-2003. Ukraine, Crimea, Partenit. Book of abstracts, p. 87.

17. V. I. Belotelov, P. Perlo, A. K. Zvezdin, N.V Gaponenko, Magnetooptics and Electrooptics of 2D-Photonic Crystals. // International conference functional materials, ICFM-2003, Ukraine, Crimea, Partenit. Book of abstracts, p. 83.

18. V. I. Belotelov, A.S. Logginov, A.V. Nikolaev, A. P. Pyatakov, A.K. Zvezdin. Scanning Near-field Optical Microscopy of Magnetic Structures. // International conference functional materials, ICFM-2003. Ukraine, Crimea. Partenit. Book of abstracts, p. 98.

19. V. I. Belotelov, A.K. Zvezdin, V.A. Kotov, A. P. Pyatakov, Nongirotropic Magnetooptical Effects in Multilayers. // International conference on Magnetism, ICM-2003. Italy, Roma. p. 301.

20. В.И. Белотелов, А.П. Пятаков. Двумерные магнитооптические фотонные кристаллы. // Сборник трудов 3-ей международной конференции молодых ученых и специалистов «Оптика 2003». С. 197.

Цитируемая литература

1. Maradudin A.A., Mills D.L. Scattering and absorption of electromagnetic radiation by a semi-infinite medium in the presence of surface roughness. // Phys.Rev.B. 1975. Vol. 11, p. 1392-1415.

2. Ejov A.A., Logginov A.S., Muzychenco D.A., Nikolaev A.V., Panov V.I. Scanning Near-Field Optical Microscopyas a New Tool for Subwavelength-Resolution Magnetooptical Investigations // The Physics of Metals and Metallography, (Fizika Metallov i Metallovedenie). 2001. Supplementary Issue, N 1, Vol. 92, p. S277- S282.

3. Koerdt C, Rikken G. L. J. A., Petrov E. P. Faraday effect of photonic crystals. // Appl. Phys. Lett. 2003. Vol. 82, N. 10, p. 1538-1540.

4. Ruppin R. Evaluation of extended Maxwell-Garnett theories. // Opt. Comm. 2000. Vol. 182, N. 4-6, p. 273-279.

5. И.В. Быков, Е.А. Ганьшина, А.Б. Грановский. B.C. Гущин. Магниторефрактивный эффект в гранулированных пленках с туннельным магнитосопротивлением. // ФТТ. 2000. Т. 42, вып. 6, с. 487-492.

6. Jacquet J.C., Valet T. // in Magnetic Ultrathin Films, Multilayers and Surfaces. MRS Symposium Proceedings. 1995. Vol. 384, p 477.

6 49 11

Подписано в печать 15.03.2004 Формат 60x88 1/16. Объем 1.25 п.л. Тираж 100 экз. Заказ №41 Отпечатано в ООО «Соцветие красок» 119992 г.Москва, Ленинские горы, д.1 Главное здание МГУ, к. 102

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата физико-математических наук, Белотелов, Владимир Игоревич

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. Литературный обзор.

1.1. Магнитные микро и наноструктуры.

1.1.1. Доменные границы, вертикальные линии Блоха.

1.1.2. Магнитные наночастицы.

1.1.3. Магнитные многослойные пленки.

1.1.4. Магнитные нанокомпозитные материалы.

1.1.5. Фотонные кристаллы.

1.2. Теоретические основы магнитооптики.

1.2.1. Магнитооптика однородных сред.

1.2.2. Магнитооптические эффекты.

1.2.3. Негиротропный магнитооптический эффект.

1.3. Методы оптического наблюдения магнитных наноструктур.

1.3.1. Конфокальная микроскопия.

1.3.2. Исследования магнитных сред при помощи эффекта генерации второй оптической гармоники.

1.3.3. Микроскопия темного поля.

1.3.3.1. Применение микроскопии темного поля к исследованию магнитных структур.

1.3.4. Сканирующая микроскопия ближнего поля.

1.4. Теоретическое описание взаимодействия излучения с магнитными структурами.

1.4.1. Теория эффективной среды.

1.4.2. Расчет оптических свойств нанокомпозитов на основании кинетического уравнения Больцмана.

1.4.3. Методы описания взаимодействия излучения со структурой ФК.

1.4.4. Метод тензорных электродинамических функций Грина.

Глава 2. Дифракция излучения на наноразмерных магнитных объектах и расчет их изображений в различных видах оптической микроскопии.

2.1. Теоретический подход к описанию дифракция излучения на наноразмерных объектах и расчету их изображений.

2.2. Применение метода тензорных функций Грина к описанию дифракции света и расчету магнитооптических изображений.

2.2.1. Пространственное разрешение и нерадиационные компоненты поля.

2.2.2. Анализ возможностей метода анизотропной микроскопии темного поля.

2.2.2.1. Основные свойства магнитооптической дифракции в дальнем поле. Условия получения изображений.

2.2.2.2. Анализ возможностей различных схем темнопольной микроскопии.

2.2.2.3. Моделирование изображений доменных границ и линий Блоха в различных геометриях анизотропного темнопольного наблюдения.

2.2.2.4. Возможности исследования магнитных наночастиц с применением микроскопии темного поля.

2.2.3. Сканирующая оптическая микроскопия ближнего поля.

2.2.3.1. Теоретическое описание формирования изображения в ближнем поле.

2.2.3.2. Ближнепольные изображения немагнитных наночастиц.

2.2.3.3. Магнитооптические изображения.

Глава 3. Магнитооптические эффекты в двумерных фотонных кристаллах.

3.1. Основные уравнения и задача на собственные значения для магнитооптической среды.

3.2. Собственные функции оператора Я и их симметрия.

3.2.1. Два типа мод оператора Н.

3.2.2. Симметрия собственных функций.

3.3. Зонная структура 2Т> фотонных кристаллов в отсутствие внешнего магнитного поля.

3.3.1. Методика вычисления.

3.3.1.1. ТЕ - поляризация.

3.3.1.2. ТМ-поляризация.

3.3.2. Расчет фотонных зон.

3.4. Теория возмущений.

3.5. Магнитооптические свойства фотонных кристаллов.

3.5.1. Геометрия Фарадея.

3.5.1.1. Случай уединенной ФЗ.

3.5.1.2. Случай двух близких ФЗ.

3.5.2. Геометрия Фохта. Магнитное двулучепреломление.

3.5.2.1. Случай уединенной ФЗ.111 "

3.5.2.2. Случай двух близких ФЗ.

3.6. Электрооптические свойства фотонных кристаллов.

Глава 4. Спин-зависимое рассеяние и новые эффекты в многослойных структурах.

4.1. Метод эффективной среды для магнитных композитных сред.

4.2. Использование уравнения Больцмана для расчета эффективной диэлектрической проницаемости многослойной пленки.

4.2.1. Метод описания оптических свойств многослойных систем.

4.2.2. Расчет электропроводности многослойной структуры.

4.2.3. Негиротропный магнитооптический эффект.

ВЫВОДЫ.

Введение диссертация по физике, на тему "Особенности взаимодействия оптического излучения с микро- и наноразмерными магнитными структурами"

Исследование рассеяния электромагнитного излучения в средах, содержащих неоднородности, является классической радиофизической задачей, которая решается во многих областях науки и техники (радиолокация, медицина, атмосферные исследования, изучение аэрозолей, взвесей и т.д.)- Облучение вещества и наблюдение пространственного спектра рассеяния применяется в широком диапазоне длин волн излучения и позволяет изучать неоднородности самого различного пространственного масштаба и физической природы. В данной . работе проводится изучение взаимодействия излучения оптического и ближнего инфракрасного диапазона с материалами, содержащими магнитные неоднородности и структуры, субмикронного и нанометрового размеров. Рассматриваются возникающие при этом магнитооптические эффекты, решаются задачи детектирования и исследования таких структур с использованием различных методов оптической микроскопии.

Магнитные объекты и структуры, характерные размеры которых составляют сотни, десятки и даже единицы нанометров - магнитные нанослои, нанопроволоки, наночастицы, магнитные вихри в магнитных пленках, магнитные фотонные кристаллы, в настоящее время представляют практический интерес. Это связано с тем, что такие объекты очень перспективны для создания новых устройств хранения, записи и считывания информации, магнитных сенсоров, ключей и • других компонентов интегральной оптики. Кроме того, в наномасштабных объектах возникают качественно новые эффекты, связанные с особенностями распределения намагниченности в них, их транспортными и оптическими свойствами. Таким образом, исследование магнитных нанообъектов представляет большой интерес и с фундаментальной точки зрения.

Среди различных методов исследования магнитных объектов оптические методы занимают ведущие позиции в силу их большой информативности и относительной простоты. Магнитооптика однородных магнитных сред и магнитных структур с размерами, превышающими длину волны света, в последние несколько десятилетий была подробно изучена. В настоящее время активно ведутся магнитооптические исследования и наноструктур. В тоже время, особенности взаимодействия электромагнитного излучения с микро- и наномасштабиыми магнитными объемами изучены мало, теоретический аппарат магнитооптики нанообъектов развит слабо. Магнитооптические свойства нан00бъе1СГ0В сильно зависят от их транспортных свойств (проводимости), и зачастую использование для их описания тензора диэлектрической проницаемости, такого же, как и для макромасштабных сред, оказывается неправомочным. При взаимодействии света с упорядоченными субмикронными магнитными материалами - фотонными кристаллами обычные магнитооптические эффекты приобретают новые свойства. В связи с вышесказанным, развитие теоретического аппарата для анализа взаимодействия излучения с магнитными микро- и наноструктурами является актуальным. Решение этой задачи лежит в основе проведенных теоретических исследований.

Характер взаимодействия света с магнитными объектами, а, следовательно, и соответствующий теоретический метод описания сильно зависят от соотношения длины волны излучения и размера магнитной неоднородности. Поэтому в данной работе отдельно рассмотрены случаи, когда размер неоднородности находится на уровне нескольких нанометров, составляет десятки нанометров или сравним с длиной волны излучения.

В рамках обозначенных выше проблем цель работы — развитие теоретических методов описания взаимодействия оптического излучения с магнитными локально-неоднородными субмикронными объектами при различных соотношениях длины волны излучения и размера неоднородности, исследование особенностей магнитооптической дифракции и интерференции излучения, а также применение разработанных методов для анализа возможностей и ограничений различных методов магнитооптической микроскопии. В работе решались следующие задачи:

1. Разработка теоретических методов описания магнитооптических свойств микро и наноразмерных магнитных объектов.

3. Изучение магнитооптических эффектов в магнитных фотонных кристаллах.

Научная новизна работы заключается в следующем:

4. Разработан метод расчета магнитооптических эффектов в двумерных магнитных фотонных кристаллах.

Научные положения и результаты, выносимые на защиту.

3. Исследование вопроса о разрешающей способности сканирующей микроскопии ближнего поля в различных конфигурациях наблюдения. Объяснение причины ухудшения пространственного разрешения при получении изображений магнитных структур в толстых (толщина 1:10 мкм) магнитных пленках при использовании ближнепольной микроскопии в стандартных режимах наблюдения. Определение режима наблюдения, позволяющего визуализировать эти структуры с высоким пространственным разрешением.

Апробация результатов. Основные результаты, изложенные в диссертации, докладывались на: XVII и XVIII Международных Школах-Семинарах "Новые магнитные материалы микроэлектроники" (Москва, 2000, 2002); научной конференции "Ломоносовские чтения" (Москва, МГУ им. М.В.Ломоносова, 1999); II и III Международных конференциях молодых ученых и специалистов "Оптика -2001" и "Оптика -2003" (Санкт-Петербург, 2001, 2003); XIX научно-технической конференции "Высокоскоростная фотография и фотоника" (Москва, 2001); ЕвроАзиатском симпозиуме "Направления в магнетизме" (Екатеринбург 2001); Международных конференциях "Функциональные материалы" (Крым, 2001, 2003); Международном симпозиуме MISM 2002 (Москва, 2002); Международной конференции IQEC 2002 (Москва, 2002); Международной конференции "Магнитные материалы и их применение" 2002 (Минск, 2002); Международном семинаре "Выездная секция по проблемам магнетизма в магнитных пленках, малых частицах и наноструктурных объектах" (Астрахань, 2003); Международной конференции по магнетизму ICM-2003 (Рим, 2003).

Публикации Основные результаты диссертации опубликованы в 20 печатных работах (из них 5 статей в реферируемых журналах).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка цитируемой литературы. Работа содержит 147 страниц, включает 59 рисунков, 1 таблицу и 196 библиографических ссылок.

Заключение диссертации по теме "Радиофизика"

выводы

7. Развита теория расчета оптических свойств многослойных магнитных пленок типа металл-диэлектрик путем решения кинетического уравнения Больцмана с учетом спин-зависимого рассеяния электронов как внутри проводящих слоев, так и на шероховатых интерфейсах. Исследован лежащий в основе бесконтактного определения проводящих свойств многослойных пленок негиротропный МО эффект, который возникает при отражении излучения от поверхности многослойных пленок. Установлено, что данный эффект достигает максимального значения при нормальном падении излучения и главным образом обусловлен шероховатостями интерфейсов: когда интерфейсы абсолютно гладкие и времена релаксации электронов во всех слоях одинаковы, то эффект отсутствует.

Список источников диссертации и автореферата по физике, кандидата физико-математических наук, Белотелов, Владимир Игоревич, Москва

1. Справочник. Элементы и устройства на цилиндрических магнитных доменах, М., Радио и связь, 1987.412 с.

2. Малоземов А., Слонзуски Дж. Доменные стенки в материалах с цилиндрическими магнитными доменами. М.: Мир, 1982,382 с.

3. Лисовский Ф.М. Физика цилиндрических магнитных доменов, М.: Сов.Радио, 1979. 341 с.

4. O'Grady К., Laidler Н. The limits to magnetic recording media considerations. // JMMM. 1999. Vol.200, N.2, p.616-618.

5. White R.L. The physical boundaries to high-density magnetic recording. // JMMM. 2000. Vol.209, N.l, p.1-3.

6. Christodoulides J. A., Bonder M. J., Huang Y. Intrinsic and hysteresis properties of FePt nanoparticles. // Phys.Rev. В 2003. Vol. 68, p.054428(5).

7. Christodoulides J.A., Zhang Y., Hadjipanayis G.C., and Fountzoulas C. CoPt and FePt nanoparticles for high density recording media. // IEEE Trans Magn. 2000. Vol. 36, N.9, p. 2333-2335.

8. Chang Hoi Park, Jong Gab Na, Pyung Woo Jang, and Seong-Rae Lee. Effects of annealing condition on the structural and magnetic properties of FePt thin films. // IEEE Trans. Magn.1999. Vol. 35. N. 9, p. 3034-3036.

9. Shinjo Т., Okuno Т., Hassdorf R. et al. Vortex Core Observation in Circular Dots of Permalloy. // Science. 2000. Vol. 289, N. 3, p. 930-932.

10. Hubert A. and Schafer R. Magnetic Domains, Berlin: Springer 1998,348 p.

11. Pulwey R., Rahm M., Biberger J., et al. Co submicron ferromagnetic dots and antidots arrays, magnetization reversal. // IEEE Trans. MAG. 2001. Vol. 37, N. 4, p. 2076-2083.

12. Звездин К.А. Особенности перемагничивания трехслойных наноструктур. // ФТТ.2000, Т. 42, N 1, с. 116-125.

13. Novosad V., Guslienko K.Yu., Shima H. et. al. Magnetization reversal observation in nanosized nanoparticles. // IEEE Trans. MAG. 2001. Vol. 37, N 4, p. 1416-1422.

14. Hansen M.F., Morup S. Models for the dynamics of interacting magnetic nanoparticles. // JMMM. 1998. Vol.184, N.2, p. 262-265.

15. Baibich M.N., Broto J.M., Fert A., Nguyen Van Dau F., Petroff F. Giant Magnetoresistance of (001)Fe/(001)Cr Magnetic Superlattices. // Phys. Rev. Lett. 1988. Vol. 61, N. 21, p. 24722475.

16. Parkin S. S. P. Dramatic enhancement of interlayer exchange coupling and giant magnetoresistance in Ni81Fel9/Cu multilayers by addition of thin Co interface layers. // Appl. Phys. Lett. 1992. Vol. 61, N. 11, p. 1358-1365.

17. Hood R. Q. and Falikov L. M. Boltzmann-equation approach to the negative magnetoresistance of ferromagnetic-normal-metal multilayers. // Phys. Rev. B. 1992. Vol. 46, N. 13, p. 8287-8296.

18. Barnas J., Fuss A., Camily R. E., Griinberg P., Zinn W. Novel magnetoresistance effect in layered magnetic structures: Theory and experiment. // Phys. Rev. B. 1990. Vol. 42, N. 13, p. 8110-8120.

19. Звездин A.K., Уточкин C.H. Спин-зависимое рассеяние электронов в магнитных средах. //Письма в ЖЭТФ. 1993. Vol. 57, р. 418-424.

20. Zhang X. G. and Butler W.H. Conductivity of metallic films and multilayers. // Phys. Rev. B. 1995. Vol. 51, N. 15, p. 10085-101103.

21. Parkin S.S.P., Li Z.G., Smith D.J. Giant magnetoresistance in antiferromagnetic Co/Cu multilayers. //Appl.Phys. Lett. 1991. Vol. 58, p. 2710-2712.

22. Gallagher W.J., Parkin SSP., Lu Yu., Bian XP., et al. Microstructured magnetic tunnel junctions. //J.Appl.Phys. 1997. Vol. 81, N.8, p. 3741-3749.24. hUp://\vww.researchjbmxom/research/|gmr.html

23. Atkinson R., Kubrakov N.F., Zvezdin A.K., and Zvezdin K.A. // JMMM. 1996. Vol. 156, p.• 169-172.

24. Звездин A.K., Котов B.A. Магнитооптика тонких пленок. М.: Наука, 1988, с. 147.

25. A. Zvezdin, V. Kotov. Modern Magnetooptic and magnetooptical materials, Bristol and Philadelphia. IOP Publishing. 1997. 363 p.

26. И.В. Быков, E.A. Ганьшина, А.Б. Грановский, B.C. Гущин. Магниторефрактивный эффект в гранулированных пленках с туннельным магнитосопротивлением. // ФТТ. 2000. Т. 42, вып. 6, с. 487-492.

27. Liou S.H., Maihotra S.S., Yung S.W. Magnetoresistance in Co-Ag and Fe-Ag Nanocomposite Films // J. Appl. Phys. 1993. Vol. 73, N 10, p. 5539-5544.

28. Sheng P. Electronic transport in granular metal films. // Philosophical Magazine B. 1991. Vol. 65, N.3, p. 357-384.

29. Doyle W.T., Jacobs I.S. Effective cluster model of dielectric enhancement in metal-insulator composites // Phys. Rev. B. 1990. Vol. 42, N. 15, p. 9319-9327.

30. Brouers F. Percolation threshold and conductivity in metal-insulator composite mean-field• theories. //J. Phys. C: Solid State Phys. 1986. Vol. 19, N. 12, p. 7183-7193.

31. Joannopoulos J.D., Meade R.D., Winn J.N. Photonic Crystals: Molding the Flow of Light, Princeton: Princeton University Press, 1995.267 p.

32. Kuzmiak V., Maradudin A.A. Localized defect modes in a two-dimensional triangular photonic crystal. // Phys. Rev. B. 1987. Vol. 57, N. 13, p. 15242-15250.

33. Centeno E., Felbacq D. Light propagation control by finite-size effects in photonic crystals. // Physics Letters A. 2000. Vol. 269, N. 2-3, p. 165-169.

34. Monat C., Seassal C., Letartre X. et al. InP based photonic crystal microlasers on silicon wafer. // Physica E. 2003. Vol. 17, N.2, p. 475-476.

35. Charlton M.D.B., Zoorob M.E., Parker G.J. et al. Polarisation-dependent mixing in photonic crystal filled optical resonators//Mater. Sci. Engin. B. 2000. Vol. 74, N.l, p. 17-27.

36. Birks T. A., Mogilevtsev D., Knight J. C. et al. Dispersion compensation using single material fibers. // IEEE Photonics Technol. Lett. 1999. Vol. 11, N.2, p. 674-680.

37. Berger V. Nonlinear Photonic Crystals. // Phys. Rev. Lett. 1998. Vol. 81, N. 19, p. 41364139.

38. Sakoda K., Ontaka K. Sum-frequency generation in a two-dimensional photonic lattice // Phys.Rev. B. 1996. Vol. 54, N. 8, p. 5742-5749.

39. Baba T., Nakamura M. Spacing-tunable multiwavelength fiber laser. // IEEE J. Quantum Electr. 2002. Vol. 38, N. 4, p. 909-914.

40. Loncar M., Nedeljkovic D., Doll T. et al. Photonic band gaps, defect characteristics, and waveguiding in two-dimensional disordered dielectric and metallic photonic crystals. // Appl. Phys. Lett. 2000. Vol. 79, N 13, p. 1937-1946.

41. Painter O.J., Husain A., Scherer A. et al. Room temperature, continuous-wave lasing near 1300 nm in microdisks with quantum dot active regions. // J. Lightwave Technol. 1999. Vol. 17, N. 3, p. 2082-2091.

42. Kim S., Gopalan V. Strain-tunable photonic band gap crystals. // Appl. Phys. Lett. 2001. Vol. 78, N. 6, p. 3015-3021.

43. Kee C.S., Lim H., Ha Y.K. et al. Two-dimensional tunable metallic photonic crystals infiltrated with liquid crystals. // Phys. Rev. B. 2001. Vol. 64, p. 085114(7).

44. Lacoste D., Donatini F., Neveu S. et al. Photonic Hall effect in ferrofluids: Theory and experiments. // Phys. Rev. E. 2000. Vol. 62, N. 3, p. 3934-3943.

45. Gates B., Xia Y.N. Continuous Mesoporous Silica Films with Highly Ordered Large Pore Structures. //Adv. Mater. 2001. Vol. 13. N. 3, p. 1605-1612.

46. Xu X.L., Friedman G., Humfeld K.D. et al. // Adv. Mater. 2001. Vol. 13, N. 4, p. 1681-1688.

47. Bizdoaca E.L., Spasova M., Farle M. et al. Magnetically directed self-assembly of submicron spheres with a Fe304 nanoparticle shell. // JMMM. 2002. Vol. 240, N.l, p. 44-46.

48. Figotin A., Vitebsky I. Nonreciprocal magnetic photonic crystals. // Phys. Rev. E. 2001. Vol. 63, p. 066609(17).

49. Saado Y., Golosovsky M, Davidov D. et al. Tunable photonic band gap in self-assembled clusters of floating magnetic particles. // Phys. Rev. B. 2002. Vol. 66, p. 195108(7).

50. Inoue M., Arai K., Fujii T. et al. Magnetooptical properties of one-dimensional photonic crystals composed of magnetic and dielectric layers. // J. Appl. Phys. 1999. Vol. 85, N. 8, p. 5768-5777.

51. Звездин A.K. Магнитооптические свойства фотонных кристаллов. // Бюллетень института физики им. Лебедева РАН, 2002. Т. 37. вып. 12, С. 33-42.

52. Levy М., Yang Н. С., Steel М. J. et al. Flat top response in one-dimensional magnetic photonic band gap structures with Faraday rotation enhancement. // J. Lightwave Technol. 2001. Vol. 19, N. 3, p. 1964-1969.

53. Steel M.J., Levy M., Osgood R. M. Jr. Large Magneto-optical Kerr Rotation with High Reflectivity from Photonic Band Gap Structures with Defects. // J. Lightwave Technol. 2000. Vol. 18, N.4, p. 1297-1334.

54. Lyubchanskii I. L., Dadoenkova N. N., Lyubchanskii M. I., Shapovalov E. A. and Rasing Th. Magnetic photonic crystals. //J. Phys. D: Appl. Phys. 2003. Vol. 36, N.l, R277-R287.

55. Xu X., Friedman G., Humfeld K.D., et al. Superparamagnetic Photonic Crystals. // Chem. Mater. 2002. Vol. 14, N.5, p. 1249-1257.

56. Xu X., Majetich S.A., Asher S.A. Superparamagnetic Colloidal Particles for Magnetically Controllable Photonic Crystals. J. Am. Chem. Soc. 2002. Vol. 124, N.l 1, p. 13864-13873.

57. Qi Y., Zhang L. and Wen W. Anisotropy properties of magnetic colloidal materials. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2003. Vol. 36. N.l, L10-15.

58. Koerdt C., Rikken G. L. J. A., Petrov E. P. Faraday effect of photonic crystals. // Appl. Phys. Lett. 2003. Vol. 82, N. 10, p. 1538-1540.

59. Бутиков E. И. Оптика, M.: Высшая школа, 1986, стр.102-106.

60. Писарев Р.В. Физика магнитных диэлектриков, М.: Наука, 1974.304 с.

61. Бозорт Р. Ферромагнетизм, М.: Изд. иностр. литер. 1956. 562 с.

62. Argile В.Е., Terrenzio Е.//J. Appl. Phys. 1984. Vol. 55,N. 6, p. 2569-2571.

63. Кринчик Г.С. Физика магнитных явлений. М.: изд-во МГУ, 1985. 342 с.

64. Jacquet J.C., Valet Т. // in Magnetic Ultrathin Films, Multilayers and Surfaces, MRS Symposium Proceedings, 1995. Vol. 384, p 477.

65. Uran S., Grimsditch M., Fullerton E., Bader S.D. Infrared spectra of giant magnetoresistance Fe/Cr/Fe trilayers . // Phys.Rev. В 1998. Vol. 57, N. 5, p. 2705-2708.

66. Bozec D., Kravets V.G., Matthew J.A.D., Thompson S.M. Calculation of the magnetorefractive effect in giant magnetoresistive granular films. // J. Appl. Phys. 2002. Vol. 91.N. 10, p.8795-8798.

67. Грановский А.Б., Инуе M., Клерк Ж.П., Юрасов А.Н. Магниторефрактивный эффект в нанокомпозитах: зависимость от угла падения и поляризации света. // ФТТ, 2004. Т. 46, Вып. 3, р. 484-489.

68. Грановский А., Кузмичев М., Клерк Ж.П. Магниторефрактивный эффект в нанокомпозитах. //ЖЭТФ, 1999. Т. 89, вып. 6, с. 1762-1768.

69. Clegg W.W., Heyes N.A.E., Hill E.W., Wright E.W. Development of scanning laser microscope for magneto-optic studies of thin magnetic films. // JMMM. 1991. Vol. 55, p. 4951.

70. Becker S., Filbrant P.W.H., Write C.D. et al Imaging of laser modulated written domains in magneto-optical films for direct overwrite. // JMMM. 1995. Vol. 148, N.l, p. 241-243.

71. Heyes N.A.E., Write C.D., Clegg W.W. A short wavelength R-0 scanning laser microscope and optical disc tester for the characterization of optical recording media. // IEEE Trans.

72. Magn. 1995. Vol. 32, N. 4, p. 3271-3273.

73. Guyot-Sionnest P, Shen Y.R. Local and nonlocal surface nonlinearities for surface optical second-harmonic generation. // Phys. Rev. B. 1987. Vol. 35, N. 9, p. 4420-4426.

74. Pustogowa U., Hubner V, Benneman K.H. Theory for the nonlinear magneto-optical Kerr effect at ferromagnetic transition-metal surfaces. // Phys. Rev. B. 1993. Vol.48. N12, p. 8607-8616.

75. Ru-Pi Pan, Wei P.D., Shen Y.R. Optical second-harmonic generation from magnetized surfaces. // Phys. Rev. B. 1989. Vol. 39, p. 1229-1234.

76. Звездин A.K., Кубраков Н.Ф. Нелинейные магнитооптические эффекты Керра. // ЖЭТФ. 1999. Т. 116. Вып. 7, с. 141-156.

77. Белотелов В.И., Пятаков А.П., Еремин С.А., Мусаев Г.Г., Звездин А.К. Новый нелинейный интенсивностный эффект Керра в полярной геометрии. // ФТТ. 2000. Т. 42. Вып. 10, с. 1826-1831.

78. Aktsipetrov О.А., Gan'shina Е.А., Guschin V.S. et. al. Magneto-induced second harmonic generation and magneto-optical Kerr effect in Co-Cu granular films. // JMMM. 1999. Vol. 196, N.l, p. 80-82.

79. Koopmans В., Koerkamp M.J.K., Rasing Th. Observation of large Kerr angles in the nonlinear optical response from magnetic multilayers. // Phys. Rev. Lett. 1995. Vol.74.• N 18, p. 3692-3695.

80. Crawford T.M., Rogers C.T., Silva T.J. et al. Second-harmonic magneto-optic Kerr effect from spin-valve test structures: correlation with magnetoresistance response. // IEEE Trans, on Magn. 1997. Vol. 33, N. 5, p. 3598-3600.

81. Crawford T.M., Rogers C.T., Silva T.J. et al. Nonlinear optical investigations of magnetic heterostructures. J. Appl. Phys. 1997. Vol. 81, N. 8, p. 4354-4358.

82. Pavlov V.V., Pisarev R.V., Kirilyuk A., Rasing Th. Nonlinear Magneto-Optical Effect in Thin Magnetic Garnet Film. // Phys. Rev. Lett. 1997. Vol. 78. N 10, p. 2004-2007.

83. Kirilyuk V., Kirilyuk A., Rasing Th. Combined nonlinear and linear magneto-optical microscopy. // Appl. Phys. Lett. 1997. Vol. 70, p. 2306-2308.9

84. Rasing Th. Nonlinear Optics of metallic interfaces, Ox. UP. 1997. 367 p.91. см., например, К. Михель, Основы теории микроскопа, М. 1955. 198 с.

85. Г.СЛандсберг. Оптика, М., Наука, 1976.562 с.

86. М. Lambeck. //Z. Phys. 1964. Vol. 179, p. 161-181.

87. Kuhlow В., LambecK M. Light difraction by magnetic donains. // Physica ВС. 1975, Vol. 80., p. 374-380.

88. Thiaville A., Arnaud L., Boileau F.B. et al. First direct optical observation of Bloch lines in bubble garnets. // IEEE Trans. Magn. 1988. Vol. 24. N 2, p. 1722-1724.

89. Власко-Власов В. К., Успенская JI.C. Дифракционное изображение тонкой структуры доменных границ в одноосных магнитных пленках. // Кристаллография. 1990. Т. 35. Вып. 5, с. 1261-1266.

90. Thiaville A., Miltat J. Neel lines in the Bloch walls of bubble garnets and their dark-field observation. //J. Appl. Phys. 1990. Vol. 68(6), p. 2883-2891.

91. Logginov A.S., Nikolaev A.V., Dobrovitski V.V. Direct optical observation of vertical Bloch lines propogation by in-plane field pulses. // IEEE Trans. Magn. 1993. Vol. 29, N 11, p. 2590-2592.

92. Жданов Г.С., Либенсон М.Н., Марциновский Г.А. Оптика внутри дифракционного предела: принципы, результаты, проблемы. // УФН. 1998. Т. 168, N 7, с.801-804.

93. Бухараев A.A., Овчинников Д.В., Бухараева A.A. Диагностика поверхности с помощью силовой микроскопии (обзор). // Заводская лаборатория. 1997. N 5, с. 1027.

94. Ohtsu М. Near field Nano/atom optics and technology. Springer, Tokyo. 1998.272 c.

95. Pohl D.W., Denk W., Lanz M. Scanning near field optical microscopy. // Appl. Phys. Lett.1984. Vol. 41. N. 6, p. 651-653.

96. Couijon D. and Bainier C., Near field microscopy and near field optics. // Rep. Prog. Phys. 57,989-1028(1994).

97. Couijon D., Vigoureux J.M., Spajer M. et al. Optical microscopy with high spatial resolution. // Appl. Optics. 1990. Vol. 29, N.4, p. 3734-3741.

98. Zenhausern F., Martin Y., Wickramasinghe H.K. Scanning Iterferrometric Aperture less Microscopy: Optical Imaging at 10 Angstrom Resolution. // Science. 1995. Vol. 269, N. 7, p. 1083-1085.

99. Betzig E., Trautman J.K., Wolfe R. et al. Near-field magneto-optics and high density data storage. // Appl. Phys. Lett. 1992. Vol. 61, p. 142-144.

100. Hartmann U. High-resolution magnetic imaging based on scanning probe techniques // JMMM. 1996. Vol. 157(158), N.l, p. 545-549.

101. Betzig E., Trautman J.K., Weiner J.S. et al. Polarization contrast in near-field scanning optical microscopy. // Appl. Optics, 1992. Vol. 31, N 22, p. 4563-4568.• 112. Silva T.J., Schultz S. // Rev. Sei. Instrum. 1996. Vol. 67, N. 6, p. 715.

102. Wioland H., Bergossi O., Hudlet S., Mackay K., Royer P. Magneto-optical Faradey imaging with an apertureless scanning near field optical microscope. // Eur.PhysJ. Appl. Phys. 1999. Vol. 5, N.3, p. 289-295.

103. Lacoste Т., HuserT., Heinzelmann H. Faraday-rotation imaging by near-field optical microscopy. HZ. Phys. B. 1997. Vol. 104, N. 2, p. 183-184.

104. Ежов A.A., Логгинов A.C., Музыченко Д.А., Николаев A.B., Панов В.И. Оптическая микроскопия ближнего поля пленок ферритов-гранатов. // Поверхность. 2000. N 11, с.56-58.

105. Кособукин B.A. Полярный магнитооптический эффект Keppa в ближнем световом поле малой немагнитной частицы. // ФТТ. 1997. Т. 39. Вып. 3, с. 560-566.

106. Кособукин В.А. К теории сканирующей ближнеполевой магнитооптической микроскопии. //ЖТФ. 1998. Т. 68. N 7, с. 86-94.

107. Home page of the Institut für Physik der Universität Basel• http://monet.phvsik.iinibas.ch/snom/YIG data.ipg120121122123124125126127,128,129,130131,132,133,134,135,136.

108. Ragossnig Н., Feltz A.,Hi. Europ. Ceramic Soc. 1998. Vol. 18, N. 4, p. 429-444.

109. Wu M., Zhang H., Yao Xi and Zhang L. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2001. Vol. 34, N. 5, p.889.895.

110. Tsang L., Kong J. A. and Shin R. Т., Theory of Microwave Remote Sensing, John Wiley & Sons, Inc., New York, 1985, p. 425-75.

111. Maxwell-Garnett J.C. Mixture equation for the dielectric constant. // Phil. Trans. Roy. Soc. A. 1904. Vol. 203, p. 385.

112. Ruppin R. Evaluation of extended Maxwell-Garnett theories. // Opt. Comm. 2000. Vol. 182, N. 4-6, p. 273-279.

113. Rao Y., Wong C.P., Qu J. Novel Ultra-high Dielectric Constant Polymer Based Composite for Embedded Capacitor Application. // IEEE Trans, on CPMT, 2000. Vol. 23, N. 4, p. 680.

114. Ragossnig II., Feltz A. Characterization of dielectric powders by a new defined form factor. // J. Europ. Ceramic Soc. 1998. Vol. 18, N. 3, p. 429-444. Bruggeman D.A.G. //1. Ann. Phys. Lpz. 1935. Vol. 24, p. 636-664.

115. Pelster R. and Simon U. Effective dielectric properties of composite materials: the dependence on the particle size distribution. // Colloid Polym. Sci. 1999. Vol. 277, N. 1, p. 2-6.

116. Granovsky A.B., Kuzmichev M.V., Clerc J.P., Inoue M. // Moscow International Symposium on Magnetism. Moscow, June 20-24, 2002, Book of Abstracts. Editorial URSS, 2002, p. 69.

117. Genkin G.M. High-frequency conductivity and magnetoreflection of light from magnetic multilayers. // Phys. Lett., A. 1998. Vol. 241, N. 4-5, p. 293-297.

118. Кубраков Н.Ф., Звездин A.K., Звездин K.A., Котов В.А., Аткинсон Р. Эффективная диэлектрическая проницаемость многослойных магнитных пленок. // ЖЭТФ, 1998. Т. 114, Вып. 3, с. 1101.

119. Бриллюэн Л., Пароди М. Распространение волн в периодических структурах. М.: Изд. Иностранной Лит. 1959.207 с.

120. Veysoglu М. Е., Shin R. Т., and Kong J. A. Application of FDTD method for the calculation of photonic bands. // J.Electromagnetic Waves and Applications, 1993. Vol. 7, N. 12, p. 1595-1607.

121. Mekis A., Chen J. C., Kurland I., Fan S. et al. High Transmission through Sharp Bends in Photonic Crystal Waveguides. // Phys. Rev. Lett. 1996. Vol. 77, N. 7, p. 3787-3790.

122. Pendry J.B., MacKinnon A. Calculation of photon dispersion relations. // Phys. Rev. Lett. 1992. Vol. 69, N. 19, p. 2772-2775.

123. Bell P.M., Pendry J.B., Mart'in-Moreno L. and Ward A.J. Calculation of photonic bands by means of transfer matrix method. // Computer Physics Commun. 1995. Vol. 85, N. 4, p. • 306-313.

124. Yonekura J., Ikeda M., Baba T. Scattering matrix approach for the calculations of the photonic crystal optical properties. // J. Lightwave Techn. 1999. Vol. 17, N. 4, p. 1500-1509.

125. Meade R.D., Brommer K.D., Rappe A.M. et al. Calculation of photon dispersion relations using plane waves expansion. // Appl.Phys.Lett. 1992. Vol. 61, p. 495-503.

126. Smith D.R., Dalichaouch R., Kroll N. et al. // J. Opt. Soc. Am. B. 1993. Vol. 10, N. 5, p. 314-322.

127. Feng X.P. and Arakawa Y. Optical properties of two dimensional photonic crystals. // Jpn. J. Appl. Phys., 1997. Part 2. Vol. 36, p. L122-128.

128. Tikhodeev S.G., Yablonskii A.L., Muljarov E.A., Gippius N.A., and Ishihara T. Quasiguided modes and optical properties of photonic crystal slabs. // Phys. Rev. B. 2002. Vol. 66, p. 045102(17).

129. Mills D.L., Maradudin A.A. Surface roughness and the optical properties of a semi-infinite material; the effect of a dielectric overlayer. // Phys. Rev. B. 1975. Vol. 12, N. 8, p. 29432958.

130. Кособукин В.А. Особенности распространения поверхностных плазмонов в диэлектрических пленках. // ФТТ, 1993.Vol. 35, р. 884-891.

131. В.И. Белотелое, А.П. Пятаков, С.А. Еремин, Г.Г. Мусаев, А.К. Звездин. Нелинейные интенсивностные магнитооптические эффекты Керра в планарной геометрии. // Оптика и спектроскопия. 2001. Т. 91, вып. 4, с. 663-670.

132. Martin O.J.F., Girard С., Dereux A. Generalized Field Propagator for Electromagnetic Scattering and Light Confinement. // Phys. Rev. Lett. 1995. Vol. 74, N. 4, p. 526-529.

133. Paulus M., Gay-Balmaz P., Martin O. J. F. Accurate and efficient computation of the Green's tensor for stratified media. // Phys. Rev. E. 2000. Vol. 62, N. 4, p. 5797-5807.

134. Girard Gh., Dereux A. Optics in the near field. // Rep. Prog. Phys. 1996. Vol. 59, p. 657682.

135. Белотелое В.И., Логгинов А.С., Николаев А.В. Анализ механизма визуализации вертикальных блоховских линий в пленках ферритов-гранатов в различных геометриях микроскопии темного поля. // Радиотехника и электроника. 2001. Т. 46. N 7. с. 870-876.

136. Николаев А.В., Николаева Е.П., Онищук В.Н., Логгинов А.С. Новые механизмы оптической записи-считывания информации в магнитных средах. // ЖТФ. 2002. Т. 72. вып. 6, с. 50-56.

137. Логгинов А.С., Николаев А.В., Онищук В.Н., Поляков П.А. Зарождение мезоскопических магнитных структур локальным лазерным воздействием. // Письма в ЖЭТФ.1997. Т. 66. вып. 6, с. 398-402.

138. Белотелое В.И., Логгинов А.С., Николаев А.В. Детектирование и исследование магнитных микро и наноструктур с применением оптической микроскопии темного поля. // Физика твердого тела. 2003. Т. 45. в. 3. С. 490-499.

139. Дитчберн Р. Физическая оптика. М.: Наука, 1965.341 с.

140. Белотелов В.И. Оптическое детектирование субмикронных магнитных структур в пленках ферритов-гранатов. // Сб. тр. конф. «Ломоносов-2000», Москва. 2000. с. 143145.

141. Belotelov V.I., Nikolaev A.V., Logginov A.S. Observation of magnetic nanoparticle matrix by means of dark field microscopy. // International conference functional materials. ICFM-2001. Ukraine, Crimea, Partenit. Book of abstracts, p. 211.

142. Белотелов В. И., Николаев А. В. Детектирование субмикронных магнитных структур методом микроскопии темного поля. // Сборник трудов 2-ой международной конференции молодых ученых и специалистов «Оптика 2001». С. 209.

143. Иванов Л.П., Логгинов А.С., Непокойчицкий Г.А. Экспериментальное обнаружение нового механизма движения доменных границ в сильных магнитных полях. // ЖЭТФ. 1983. Т. 84. N 3, с. 1006-1021.

144. Dickson D.P.E., Reid N.M.K., Hunt С.А. Magnetization reversal process in Co nanoparticles. // JMMM. 1994. Vol. 125, N.l, p. 345.

145. Wernsdorfer W., Bonet Orozco E., Hasselbach K. et al. Experimental Evidence of the ^ Neel-Brown Model of Magnetization Reversal. // Phys. Rev. Let. 1997. Vol. 78, N 9, p. 1791-1794.

146. Belotelov V.I., Logginov A.S., Nikolaev A.V. Simulation of dark field optical images of magnetic nanoparticles. // Functional materials. 2002. V. 9. n. 1. p. 105-110.165166167168169,170,171.172,173,174.175.176.177.178.179.

147. Белотелое В.И., Пятаков А.П. Моделирование изображений в ближнепольной оптической микроскопии. // Сборник трудов 2-ой международной конференции " молодых ученых и специалистов «Оптика 2001». с. 217.

148. Garsia N., Munoz М., Zhao Y.W. Magnetoresistance in excess of 200% in Ballistic Ni Nanocontacts at Room Temperature and 100 Oe. // Phys. Rev. Lett. 1999. Vol. 82, N. 14, p. 2923-2926.

149. Belotelov V.I., Pyatakov A.P., Zvezdin K.A. Numerical simulation of magnetization distribution in nanostructures and their imaging in near field microscopy. // MISM 2002. Symposium, Moscow, June. Book of abstracts, p. 251.

150. Григорьев И.С. Справочник физических величин. М., 1991. 670 с.

151. Sakoda К. Optical properties of Photonic Crystals. Springer, 2001. 304 p.

152. Plihal M., Shambrook A., Maradudin A.A. Two dimensional photonic crystals. // Opt. Commun. 1991. Vol. 80,N. l,p. 199-211.

153. Zvezdin А.К., Belotelov V.I., Magnetooptical properties of photonic crystals. European Physical Journal B. 2004, to be published.

154. Belotelov V.I., Zvezdin A.K., Pyatakov A.P., Kotov V.A. Magnetooptical Properties of Photonic Crystals. // International conference functional materials, ICFM-2003. Ukraine, Crimea, Partenit. Book of abstracts, p. 87.

155. Белотелов В.И., Пятаков А.П. Двумерные магнитооптические фотонные кристаллы. // Сборник трудов 3-ей международной конференции молодых ученых и специалистов «Оптика 2003». с. 197.

156. V.I. Belotelov, P. Perlo, А.К. Zvezdin, N.V Gaponenko. Magnetooptical effects in two dimensional photonic crystals. // Functional materials. 2004. to be published.

157. Belotelov V.I., Perlo P., Zvezdin A.K., Gaponenko N.V. Magnetooptics and Electrooptics of 2D-Photonic Crystals. // International conference functional materials, ICFM-2003, Ukraine, Crimea, Partenit. Book of abstracts, p. 83.

158. Сиротин Ю.И., Шаскольская М.П. Основы кристаллофизики. М.: Наука, 1980.

159. Белотелов В.И., Звездин А.К., Котов В.А., Пятаков А.П. Негиротропные магнитооптические эффекты в многослойных пленках металл-диэлектрик. // ФТТ. 2003. Т. 45. №. 10. с. 1862-1869.

160. Mott N. Spin-polarization electric currents. // Proc. R. Soc. 1963. Vol. 156, p. 368.

161. Valet Т., Fert A. Theory of the perpendicular magnetoresistance in magnetic multilayers. // Phys.Rev. B. 1993. Vol. 48, N. 10, p. 7099-7113.

162. Абрикосов А. Ф. Введение в теорию нормальных металлов, М.: Наука, 1972. 231 с.

163. Bezak V., Kedro М., Pevala А. // Thin Solid Films. 1974. Vol. 23, N. 2, p. 305.

164. Slonczewski J.C. Conductance and exchange coupling of two ferromagnets separated by a tunneling barrier. // Phys.Rev. B. 1988. Vol. 39, N. 10, p. 6995-7002.

165. Соколов A.B. Оптические свойства металлов, M.,1961. 197 с.