WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

Журнал технической физики, 2007, том 77, вып. Фотонное давление и его влияние на магнитные характеристики многослойных пленок электродвижущей силы играет эффективный скалярный потенциал электромагнитного поля, значеef f ние которого определяется силой фотонного давления.

Пленочную систему можно рассматривать как систему ферромагнетик-диэлектрик-немагнитный металл и ее неравновесные свойства можно описать на основе гамильтониана Стонера [9] p s H = - 2 - V + e I - V (r). (1) ef 2m В работе [10] было показано, что для такой системы неравновесная проводимость в немагнитном слое имеет тензорный характер, и недиагональные члены этого тензора не равны нулю. Поэтому в таком немагнитном слое появляются неравновесные магнитооптические эффекРис. 8. Относительное изменение распределения концентра- ты, величина которых определяется недиагональными ции висмута в пленке краситель-висмут-краситель после элементами тензора проводимости [11]. Значение недиаоблучения наносекундным (I = 20 ns) импульсом рубинового гональных элементов тензора проводимости должно лазера: 1 — углерода, 2 — висмута до облучения, 3 —висмута увеличиваться с ростом в немагнитном слое концентрапосле облучения.

ции N неравновесных электронов с поляризованными спинами. На основе соотношения для полярного угла Кера [12], выражения для плотности тока, созданного фотонным давлением [1–3], и формулы Друде для с воздуха или со стороны подложки, что позволяет проводимости металлов можно получить формулу для исключить влияние на эти процессы тепловой волны, коприближенной оценки величина неравновесного угла торая всегда распространяется от поглощающей пленки Керра I в подложку.

N 2Ip (1 + 202) 1 A = Aµ, (2) N0 hN00(1 + 22) Обсуждение полученных результатов и выводы где N и N0 — концентрация неравновесных и равновесных (при отсутствии лазерного излучения) электронов в Описанные изменения магнитооптических характеринемагнитном слое; I, и — интенсивность, частота стик, возникающие в пленочных наномерных струки коэффициент поглощения лазерного излучения; p — турах Bi-SiC-TbFe-SiC, SiC-TbFe-SiC, SiC-Tbусредненное время релаксации импульса электрона в Au-Fe-SiC в момент действия мощных лазерных иммагнитном слое; 0 и — время рассеяния электронов пульсов, могут быть объяснены влиянием эффекта ЛИД с неполяризованными и поляризованными спинами в спин-поляризованных электронов. Под действием имнемагнитном слое; h — постоянная Планка; A < 1 —копульсов лазера такие электроны, попадая из магнитного эффициент пропорциональности; <1 — коэффициент, в немагнитный слой висмута или золота, создают в нем характеризующий передачу импульса фотонов электронеравновесную, локальную намагниченность. В резульнам; <1 — коэффициент, характеризующий степень тате при отражении или прохождении света происходит поляризации электронов в магнитном слое; µ <1 — дополнительный поворот его плоскости поляризации за коэффициент, характеризующий эффективность прохосчет эффекта Керра или Фарадея, что выражается через ждения спин-поляризованных электронов из магнитного изменение формы лазерного импульса. Когда электроны слоя в немагнитный.

инжектируются лазерным излучением из слоя немагПри I = 1 MW/cm2, = 1014 s, = 105 cm-1, p = нитного материала (висмут, тербий при комнатной тем= 10-10-10-11 s, = 10-10 s, 0 = 10-9 s, N0 = пературе), такого дополнительного поворота плоскости = 1022-1023 cm-3, A = 0.5 и = 0.1, = 0.7 и поляризации не наблюдается.

µ = 0.5 мы получаем для угла 1 значения в Из литературных данных известно [8], что электри- пределах от 1 до 0.01, что неплохо согласуется ческий ток между ферромагнитным (F) и немагнитным с экспериментальными данными, полученными для металлами (N) приводит к появлению в N неравновес- пленок Bi-SiC-TbFe-SiC.

ных электронов с поляризованными спинами. Область Результаты по динамике изменения отражения хоролокализации таких электронов не превышает длины шо согласуются с влиянием нагрева слоя TbFe при свободного пробега спин-поляризованных электронов, увеличении длительности и мощности импульса полуи ее величина зависит от времени релаксации спи- проводникового лазера. При повышении температуры новой поляризации электронов. В нашем случае роль уменьшается степень поляризации электронов и сильно Журнал технической физики, 2007, том 77, вып. 102 Н.Н. Крупа снижается коэрцитивная сила в этом слое, что приводит При = 10 cm-1, I = 1 MW/cm2, e = 10-9 и p = к снижению концентрации инжектируемых в немагнит- = 10-12 s, толщине слоя висмута d0 = 8-10 nm и слоев ный слой спин-поляризованных электронов и вызывает фталоцианинового красителя r = 20 nm величина потенперемагничивание слоя TbFe во внешнем магнитном циальной энергии электростатического взаимодействия поле.

иона висмута с полем пространственного заряда ЛИД Аналогичным образом можно рассуждать относитель- электронов достигает Wp 10 eV. Так как энергия актино влияния фотонного тока спин-поляризованных элек- вации движения атома висмута в пленке красителя должтронов на величину магнитооптического эффекта Фара- на быть достаточно мала (We < 0.1eV), такое значение дея в пленках SiC-Tb-Au-Fe-SiC. Вызванный мощ- энергии взаимодействия более чем достаточно, чтобы ным лазерным излучением ток спин-поляризованных вызвать дрейф ионов висмута в выходной слой краситеэлектронов из слоя железа приводит к намагничиванию ля. Даже при очень малой скорости дрейфа (несколько слоя золота и тербия. Значение такого неравновесного метров в секунду) характерные времена такого процесса магнитного момента Ms пропорционально концентрации для наномерных слоев будут порядка I < 10-9 s.

спин-поляризованных электронов N в этом слое [13] Нами был зарегистрирован факт возникновения слабого электрического поля (несколько микровольт) при облучении наносекундными импульсами полупроводниMs N gµB, (3) кового лазера пленочной структуры краситель-висмут-краситель, на которую с двух сторон наносилась где g — фактор спектроскопического расщепления, проводящая пленка окиси индия. Этот результат говорит µB — магнетон Бора. Из выражения для магнитооптив пользу утверждения, что зарегистрированный дрейф ческого угла Фарадея [13] с учетом (2) можно получить атомов висмута может быть связан с их ионизацией формулу для оценки величины дополнительного угла и электростатическим взаимодействием с полем проФарадея I за счет ЛИД спин-поляризованных электространственного заряда электронов, который создается в нов выходном слое красителя за счет фотонного давления 2 22µB Msl 2 22ge2 Ip лазерного излучения. Такие малые значения поля полу1 A Aµ l. (4) hc 2mec2h чаются из-за большой емкости пленочного конденсатора (очень большая площадь электродов по сравнению с Здесь — электростатическая постоянная; l — толщина площадью сечения лазерного пучка).

слоя; me — эффективная масса электрона; c —скорость Таким образом, результаты экспериментальных исслесвета. При тех же значениях, что и выше, и g = 2, дований позволяют нам утверждать, что под действиl = 2 nm получим, что величина дополнительного угла ем фотонного давления при облучении наносекундныФарадея может достигать значений 1 = 0.5.

ми лазерными импульсами многослойных наномерных Результаты, полученные для пленки краситель-виспленок возникает дрейф электронов, который может мут-краситель, позволяют предположить, что в поле достаточно сильно изменять оптические и магнитные мощного лазерного излучения происходит дрейф атомов характеристики таких структур, а также вызывать в висмута в направлении выходного слоя фталоцианинонепоглощающих пленках дрейф атомов поглощающей вого красителя. Причиной такого дрейфа, по нашему примеси. Эти процессы нужно учитывать при изучении мнению, является электростатическое кулоновское взаимагнитооптических характеристик многослойных племодействие между ионизированным лазерным излученинок, а также можно использовать при стимулированном ем, атомами висмута и полем пространственного заряда лазерном легировании, формировании нанокристаллов, электронов. Такой неравновесный заряд возникает в при создании микропереключателей, модуляторов лазервыходном слое красителя за счет фотонного давления ного излучения и других элементов микроэлектроники.

лазерного излучения.

Из (2) можно получить выражение для оценки энергии кулоновского взаимодействия ионизированного атоСписок литературы ма висмута Wp с пространственным зарядом этих электронов [1] Данишевский А.М., Кастальский А.А., Рывкин М.М., 3/n0ep e2S0rЯрошецкий И.Д. // ЖЭТФ. 1970. Т. 58. № 3. С. 544–550.

Wp I, (5) mec r [2] Брыжных Н.А., Гринберг А.А., Имамов Э.З. // ФТТ. 1971.

Т. 5. № 9. С. 1735–1738.

где e — заряд электрона; n0 — показатель преломления [3] Крупа Н.Н., Коростиль А.М., Скирта Ю.Б. // Изв. вузов.

фталоцианиновой пленки; e и p — время жизни и Радиофизика. 2005. Т. XLVIII. № 8. C. 674–683.

усредненное время релаксации импульса неравновесных [4] Крупа Н.Н., Погорелый А.Н. // ЖТФ. 1998. Т. 68. № 4.

электронов; S — площадь сечения пучка лазера; r0 и С. 121–124.

r — толщина фталоцианиновой пленки и расстояние [5] Coff J.E., Shaide W.L. // Phys. Rev. B. 2000. Vol. 61. N 15.

между центром фталоцианинового слоя и слоем висмуP. 10 472–10 477.

та; — диэлектрическая постоянная красителя. [6] Крупа Н.Н. // ЖЭТФ. 2001. Т. 120. № 11. С. 10–15.

Журнал технической физики, 2007, том 77, вып. Фотонное давление и его влияние на магнитные характеристики многослойных пленок [7] Komori M., Nukata T., Tsutsumi K. et al. // IEEE Trans.

Magnetic. 1984. Vol. 20. N 5. P. 1042–1044.

[8] Merservey R., Tedrov P.M. // Phys. Rep. 1994. Vol. 238. N 4.

P. 175–239.

[9] Brataas A., Nazarov Yu.V., Bauer G.E.W. // Phys. Rev. Lett.

2000. Vol. 84. N 11. P. 2481–2495.

[10] Крупа М.М., Коростиль А.М. // Металлофизика и новейшие технологии. 2002. Т. 24. № 2. С. 171–179.

[11] Antonov V.N., Yaresko A.N., Perlov A.Ya., Nemoschkalenko V.V. // Fisika nizkich Temperatur. 1999. Vol. 25. N 6.

P. 527–550.

[12] Pittini R., Wachter P. // JMMM. 1998. Vol. 186. N 2. P. 306– 312.

[13] Соколов А.В. Оптические свойства металлов. М.: Физматлит., 1961. Гл. X. С. 289.

Журнал технической физики, 2007, том 77, вып.

Pages:     | 1 ||



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.