Магнетооптична поведінка імплантованих тонких ферит-гранатових плівок у діапазоні прозорості
DOI:
https://doi.org/10.15407/ujpe71.2.188Ключові слова:
тонкi плiвки ферит-граната, м’якi магнетнi матерiали, iонна iмплантацiя, магнетооптичнi матерiали, магнетооптичнi ефектиАнотація
Тонкi ферит-гранатовi плiвки особливi магнетооптичнi властивостi, що робить їх дуже актуальними як для фундаментальних дослiджень, так i для передових технологiчних застосувань в оптицi, магнетизмi, електронiцi, спiнтронiцi та фотонiцi. З цiєї точки зору особливого практичного значення набувають магнетооптичнi властивостi iонно-iмплантованих ферит-гранатових плiвок, оскiльки iонна iмплантацiя може зменшити або змiнити локальну намагнiченiсть, коерцитивну силу та анiзотропiю, а також послабити цилiндричнi магнетнi домени, покращуючи можливостi контролю та використання їхнiх параметрiв. У цiй роботi ми дослiджували магнетооптичний ефект Керра в дiапазонi енергiй квантiв падаючого свiтла 0,5–4,5 еВ до та пiсля iонної iмплантацiї ферит-гранатових плiвок рiзного складу (YBiCaSmLu)3(FeGeSi)5O12, (YBiCa)3(FeGe)5O12, та (YBiCaSm)3(FeGeSi)5O12. Було встановлено, що тонкi плiвки ферит-граната демонструють цiкавi магнетооптичнi властивостi в дiапазонi енергiй квантiв падаючого свiтла 0,5–2,2 еВ. Зокрема, за певних експериментальних умов, спостерiгається магнетооптична активнiсть коли площина поляризацiї падаючого свiтла вiдхиляється вiд P-компоненти. Для з’ясування природи цього ефекту було дослiджено полярний ефект Керра та процеси намагнiчування в дiапазонi енергiй квантiв падаючого свiтла 0,5–2,2 еВ, що є областю прозоростi ферит-граната. Отриманi результати пiдтверджують, що в цiй областi магнетооптична активнiсть характерна для всiх трьох дослiджених зразкiв ферит-граната, а iмплантацiя практично не впливає на їхнi магнетооптичнi властивостi.
Посилання
1. K. Ikeda, N. Kobayashi, K, Arai. Large Faraday effect in nanogranular films with a high refractive index matrix. Opt. Mater. Express. 12, 403 (2022).
https://doi.org/10.1364/OME.447532
2. Y. Nakamura, S.B. Chauhan, P.B. Lim. Magneto-optical properties and applications of magnetic garnet. Photonics 11 (10), 931 (2024).
https://doi.org/10.3390/photonics11100931
3. Y. Yucong, L. Tao, Lei, D. Longjiang. Recent advances in development of magnetic garnet thin films for applications in spintronics and photonics. J. Alloys and Compounds 860, 158235 (2021).
https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2020.158235
4. M. Nur-E-Alam, M. Vasiliev, V. Belotelov, K. Alameh. Properties of ferrite garnet (Bi, Lu, Y)3(Fe, Ga)5O12 thin film materials prepared by RF magnetron sputtering. Nanomaterials 8 (5), 355 (2018).
https://doi.org/10.3390/nano8050355
5. H. D¨otsch, N. Bahlmann, O. Zhuromskyy, M. Hammer, L. Wilkens, R. Gerhardt, P. Hertel, A. Popkov. Applications of magneto-optical waveguides in integrated optics: review. J. Opt. Soc. Am. B 22, 240 (2005).
https://doi.org/10.1364/JOSAB.22.000240
6. G. V'ertesy. Coercive properties of magnetic garnet films. Crystals 13 (6), 946 (2023).
https://doi.org/10.3390/cryst13060946
7. S. Oh, Y. Ko, D. Kang, K. Oh, S.H. Kim, K.H. Kyong Hon Kim. Optical and magneto-optical properties of bismuth-substituted neodymium iron gallium garnet films on glass substrates at the 1310-nm and 1550-nm wavelengths. J. Magn. Magn. Mat. 560, 169606 (2022).
https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2022.169606
8. Y. Yang, T. Liu, L. Bi, L. Deng. Recent advances in development of magnetic garnet thin films for applications in spintronics and photonics. J. Alloys Compd. 860 158235 (2021).
https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2020.158235
9. L. Dorosinskiy, S. Sievers. Magneto-optical indicator films: Fabrication, principles of operation, calibration, and applications. Sensors 23 (8), 4048 (2023).
https://doi.org/10.3390/s23084048
10. L. Kalandadze. Influence of Implantation on the optical and magneto-optical properties of garnet surface. J. Magn. Magn. Mat. 373, 160 (2015).
https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2014.02.036
11. M. Saito, R. Tajima, R. Kiyosawa, Y. Nagata, Shimada, H.T. Ishibashi, A. Hatakeyama. Optical and magnetic properties of a transparent garnet film for atomic physics experiments. AIP Advances 6, 125023 (2016).
https://doi.org/10.1063/1.4972125
12. R. Jiang, X. Yang, J. Chen, S. Shen, S. Zhou, Y. Tian, J. Wang. Study on ion slicing of iron garnet magneto-optic materials for near and mid-infrared on-chip optical isolators. Opt. Express 32, 49093 (2024).
https://doi.org/10.1364/OE.544536
13. I. Fodchuk, A. Kotsyubynsky, A. Velychkovych, I. Hutsuliak, V. Boychuk, V. Kotsyubynsky, L. Ropyak. The effect of Ne+ ion implantation on the crystal, magnetic, and domain structures of Yttrium Iron Garnet films. Crystals. 12 (10), 1485 (2022).
https://doi.org/10.3390/cryst12101485
14. L. Kalandadze. Influence of implantation on the magnetooptical properties of garnet surface. J. IEEE Trans. on Magn. 44, (11), 3293 (2008).
https://doi.org/10.1109/TMAG.2008.2001624
15. T. Haider, A review of magneto-optic effects and its application. Intern. J. Electromagnetics and Appl. 7 (1), 17 (2017).
16. A. Kimel, A. Zvezdin, S. Sharma, S. Shallcross, N. Sousa, A. Garc'ıa-Mart'ın, G. Salvan, G. Hamrle, O. Stejskal, J. McCord. The 2022 magneto-optics roadmap. Phys. D: Appl. Phys. 55, 463003 (2022).
https://doi.org/10.1088/1361-6463/ac8da0
17. S. Kumari. A comprehensive study of magneto-optic materials and its applications. Mater. Today: Proc. 56 (1), 100 (2022).
https://doi.org/10.1016/j.matpr.2021.12.325
18. K. Srinivasan, B.J.H. Stadler. Magneto-optical materials and designs for integrated TE- and TM-mode planar waveguide isolators: A review [Invited]. Opt. Mater. Express 8, 3307 (2018).
https://doi.org/10.1364/OME.8.003307
19. C. Rizal, H. Shimizu, J.R. Mej'ıa-Salazar. Magneto-optics effects: New trends and future prospects for technological developments. Magnetochemistry 8 (9), 94 (2022).
https://doi.org/10.3390/magnetochemistry8090094
20. L. Sheng, J. Chen, H. Wang, H. Yu. Magnonics based on thin-film iron garnets. J. Phys. Soc. Jpn. 90, 081005 (2021).
https://doi.org/10.7566/JPSJ.90.081005
21. D. Yan, H. Wang. Magneto-optical properties and gyration vectors of iron garnet films containing different bismuth ions. Appl. Phys. A 129, 510 (2023).
https://doi.org/10.1007/s00339-023-06773-0
22. L. Kalandadze. Investigation of the magneto-optical properties in transparent region of implanted (YBiCa)3(FeGe)5O12 garnet films. IEEE 7th International Conference Nanomaterials: Application & Properties (NAP). 01PCSI11-1-01PCSI11-4 (2017).
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Ліцензійний Договір
на використання Твору
м. Київ, Україна
Відповідальний автор та співавтори (надалі іменовані як Автор(и)) статті, яку він (вони) подають до Українського фізичного журналу, (надалі іменована як Твір) з одного боку та Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України в особі директора (надалі – Видавець) з іншого боку уклали даний Договір про таке:
1. Предмет договору.
Автор(и) надає(ють) Видавцю безоплатно невиключні права на використання Твору (наукового, технічного або іншого характеру) на умовах, визначених цим Договором.
2. Способи використання Твору.
2.1. Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору таким чином:
2.1.1. Використовувати Твір шляхом його видання в Українському фізичному журналі (далі – Видання) мовою оригіналу та в перекладі на англійську (погоджений Автором(ами) і Видавцем примірник Твору, прийнятого до друку, є невід’ємною частиною Ліцензійного договору).
2.1.2. Переробляти, адаптувати або іншим чином змінювати Твір за погодженням з Автором(ами).
2.1.3. Перекладати Твір у випадку, коли Твір викладений іншою мовою, ніж мова, якою передбачена публікація у Виданні.
2.2. Якщо Автор(и) виявить(лять) бажання використовувати Твір в інший спосіб, як то публікувати перекладену версію Твору (окрім випадку, зазначеного в п. 2.1.3 цього Договору); розміщувати повністю або частково в мережі Інтернет; публікувати Твір в інших, у тому числі іноземних, виданнях; включати Твір як складову частину інших збірників, антологій, енциклопедій тощо, то Автор(и) мають отримати на це письмовий дозвіл від Видавця.
3. Територія використання.
Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору способами, зазначеними у п.п. 2.1.1–2.1.3 цього Договору, на території України, а також право на розповсюдження Твору як невід’ємної складової частини Видання на території України та інших країн шляхом передплати, продажу та безоплатної передачі третій стороні.
4. Строк, на який надаються права.
4.1. Договір є чинним з дати підписання та діє протягом усього часу функціонування Видання.
5. Застереження.
5.1. Автор(и) заявляє(ють), що:
– він/вона є автором (співавтором) Твору;
– авторські права на даний Твір не передані іншій стороні;
– даний Твір не був раніше опублікований і не буде опублікований у будь-якому іншому виданні до публікації його Видавцем (див. також п. 2.2);
– Автор(и) не порушив(ли) права інтелектуальної власності інших осіб. Якщо у Творі наведені матеріали інших осіб за виключенням випадків цитування в обсязі, виправданому науковим, інформаційним або критичним характером Твору, використання таких матеріалів здійснене Автором(ами) з дотриманням норм міжнародного законодавства і законодавства України.
6. Реквізити і підписи сторін.
Видавець: Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України.
Адреса: м. Київ, вул. Метрологічна 14-б.
Автор: Електронний підпис від імені та за погодження всіх співавторів.
.png){kind=small}
