Магнитооптическое исследование гольмиевого феррита-граната Ho₃Fe₅O₁₂

• Published in: Физика низких температур
• Date: 2012
• Main Authors: Калашникова, А.М., Павлов, В.В., Kimel, A.V., Kirilyuk, A., Rasing, Th., Писарев, Р.В.
• Format: Article
• Language: Russian
• Published: Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України 2012
• Subjects: К 80-летию Виктора Валентиновича Еременко
• Online Access: https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/117618
• Journal Title: Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
• Cite this: Магнитооптическое исследование гольмиевого феррита-граната Ho₃Fe₅O₁₂ / А.М. Калашникова, В.В. Павлов, A.V. Kimel, A. Kirilyuk, Th. Rasing, Р.В. Писарев // Физика низких температур. — 2012. — Т. 38, № 9. — С. 1088-1096. — Бібліогр.: 40 назв. — рос.

Объемный гольмиевый феррит-гранат Ho₃Fe₅O₁₂ является кубическим ферримагнетиком с температурой Кюри TC = 567 К и точкой компенсации намагниченности Tcomp в области 130–140 К. В работе представлены результаты магнитооптического исследования эпитаксиальной пленки гольмиевого ферритаграната Ho₃Fe₅O₁₂ толщиной ~10 мкм, выращенной на подложке типа (111) гадолиний-галлиевого граната Gd₃Ga₅O₁₂. Особенностью данной структуры является близость параметров объемного материала, из
 которого выращена пленка, и подложки. Изучены температурные и полевые зависимости эффекта Фарадея, а также температурная зависимость доменной структуры в нулевом поле. Установлено, что точка
 компенсации для данной структуры составляет 127 К. Показано, что температурная зависимость характерного размера доменной структуры имеет расходимость в этой точке. На основании полученных результатов установлено, что магнитная анизотропия этого материала определяется одноосным и кубическим вкладами, причем каждый из них характеризуется различной температурной зависимостью.
 Сложная форма петель гистерезиса и резкая перестройка доменной структуры при изменении температуры указывают на наличие переходов из коллинеарной в неколлинеарную фазу. Была также исследована генерация второй оптической гармоники под действием лазерных импульсов длительностью 100 фс и
 центральной энергией фотона E = 1,55 эВ. Электродипольный вклад в генерацию второй гармоники, как
 кристаллографический, так и магнитный, был надежно зарегистрирован, несмотря на малое рассогласование параметров пленки феррита-граната и подложки. Об’ємний гольмієвий ферит-гранат Ho₃Fe₅O₁₂ є кубічним феримагнетиком з температурою Кюрі
 TC = 567 К і точкою компенсації намагніченості Tcomp в області 130–140 К. В роботі представлено результати магнітооптичного дослідження епітаксіальної плівки гольмієвого ферит-гранату Ho₃Fe₅O₁₂ з
 товщиною ∼ 10 мкм, яку вирощено на підкладці типу (111) гадоліній-галієвого гранату Gd₃Ga₅O₁₂. Особливістю цієї структури є близькість параметрів об'ємного матеріалу, з якого вирощено плівку, і підкладки. Вивчено температурні та польові залежності ефекту Фарадея, а також температурна залежність доменної структури в нульовому полі. Встановлено, що точка компенсації для цієї структури складає
 127 К. Показано, що температурна залежність характерного розміру доменної структури має розбіжність
 в цій точці. На підставі отриманих результатів встановлено, що магнітна анізотропія цього матеріалу визначається одновісним і кубічним вкладами, причому кожен з них характеризується різною температурною залежністю. Складна форма петель гістерезису і різка перебудова доменної структури при зміні температури вказують на наявність переходів з колінеарної в неколінеарну фазу. Було також досліджено
 генерацію другої оптичної гармоніки під дією лазерних імпульсів тривалістю 100 фс і центральною енергією фотона E = 1,55 еВ. Електродипольний вклад в генерацію другої гармоніки, як кристалографічний,
 так і магнітний, був надійно зареєстрований, незважаючи на мале розузгодження параметрів плівки ферит-гранату та підкладки. Bulk holmium iron garnet Ho₃Fe₅O₁₂ is a cubic
 ferrimagnet with Curie temperature TC = 567 K and
 magnetization compensation point between 130–140 K.
 The magneto-optical data are presented for a holmium
 iron garnet Ho₃Fe₅O₁₂ epitaxial ~10 μm thick film
 grown on a (111)-type gadolinium-gallium garnet
 Gd₃Ga₅O₁₂ substrate. A specific feature of this structure
 is the closeness of the parameters of the bulk material,
 from which the film has been grown, to the substrate
 ones. Temperature and field dependences of the
 Faraday effect and temperature dependence of the domain
 structure in zero field are investigated. The compensation
 point of the structure is found to be Tcomp =
 = 127 K. It is shown that the temperature dependence
 of characteristic size of the domain structure diverges
 at this point. It is established that the magnetic anisotropy
 of the material is determined by both uniaxial and
 cubic contributions, each being characterized by different
 temperature dependence. A complex form of
 hysteresis loops and a sharp changes of the domain
 pattern with varying temperature suggest that there occur
 collinear–noncollinear phase transitions. Study of
 the optical second harmonic generation was carried
 out using 100 fs laser pulses with central photon energy
 E = 1,55 eV. The electric dipole contribution (both
 crystallographic and magnetic) to the second harmonic
 generation was observed with high reliability despite a
 small mismatch of the film and substrate parameters.