Особенности магнитооптических спектров экваториального эффекта Керра гранулированного сплава на основе CoPt

В настоящее время весьма актуальны исследования магнитооптических свойств наноструктур перспективных для спинтроники [1–3]. Одним из примеров подобных структур является амфорный сплав на основе Co₅₀Pt₅₀. Подобные структуры имеют широкую область применений и перспектив в современной электронике в целом, в них возможно наблюдать такие эффекты, как: магнитосопротивление, аномальный эффект Холла, магнитооптический эффект Керра и др. [4–6].

В данной работе решается актуальная задача: моделирование спектральных зависимостей магнитооптического эффекта Керра в рамках перспективного метода эффективной среды – симметризованного приближения Максвелла —Гарнетта и сравнение с имеющимися экспериментальными данными.

В результате эксперимента, были получены спектральные зависимости экваториального эффекта Керра тонкой пленки на основе Co₅₀Pt₅₀ (рис. 1). При этом измерялось относительное изменение интенсивности отраженного от образца p — поляризованного электромагнитного излучения при различных углах падения излучения:

,                                                                                                                                   (1)

где — интенсивность отраженного излучения при наличии магнитного поля;  — интенсивность отраженного излучения при отсутствии магнитного поля.

Также для более точной оценки спектральных зависимостей экваториального эффекта Керра необходимо учитывать квазиклассический размерный эффект. При этом предполагается, что исследуемая структуру состоит из одинаковых по размерам гранул. Таким образом, с учетом размерного эффекта диагональные компоненты ТДП  рассчитываются следующим образом:

                                                                                                     (2)

где — время свободного пробега электронов в грануле кобальта; — временя свободного пробега электронов в массивном образце.

С учетом закона  Друде — Лоренца недиагональные  компоненты ТДП  определяются из следующих выражений:

                                                                                                        (3)

                                                                                                       (4)

где — частота света; — плазменная частота; — коэффициент аномального эффекта Холла (АЭХ); — удельное сопротивление массивного образца; —  удельное сопротивление гранулы; —  значение коэффициента АЭХ материала поверхности гранул; — проводимость.

При этом  и , а величина ЭЭК на р-компоненте определяется выражением [8]:

                                                                                                       (5)

где , — угол падения света.

Таким образом, с использованием формул (2)–(5), были рассчитаны спектральные зависимости экваториального эффекта Керра гранулированного сплава на основе Co₅₀Pt₅₀ при заданном угле падения излучения 70°. Полученные зависимости в сравнении с экспериментом представлены на рис. 2.

Как видно из рис. 3, для более точного описания данного гранулированного сплава необходимо учитывать влияние интерференционных эффектов. Отметим, проведенный в данной работе анализ позволяет прогнозировать оптические и магнитооптические свойства различных перспективных магнитных наноразмерных структур, что важно для выбора материалов с заданными свойствами.

Таким образом, полученные результаты представляют как фундаментальный, так и практический интерес в широкой области применения [9–10].