Optická a magnetooptická spektroskopie ultratenkých vestev ferimagnetických granátů

Abstract

Tato diplomová práce se zabývá přípravou a systematickou charakterizací dvou sku- pin ultra tenkých vrstev železitých granátů s různým složením a s různými depozičními podmínkami. První skupina sestává z přibližně 10 nm tenkých vzorků galiem dopovaných yttriových železitých granátů, které byly připraveny na substrátech gadolinium galium granát (Gd3Ga5O12) (GGG) s různou krystalografickou orientací při různých teplotách žíhání. Druhá skupina vzorků obsahovala vzorky neodym železitého granátu dopovaného galiem a bismutem, opět na substrátu GGG. Tyto vzorky se od sebe liší tloušťkou nane- sené vrstvy, koncentrací jednotlivých prvků a rozdílnou žíhací teplotou. Charakterizace jejich fyzikálních vlastností byla provedena pomocí magnetooptických a optických experimentů, jako jsou měření spektrální závislosti magnetooptického Kerrova jevu, měření hysterezních smyček Faradayova magnetooptického jevu a spektroskopická elipsometrie. Získané experimentální výsledky byly dále využity pro vypočtení komplet- ního tensoru permitivity. Jeho spektrální závislosti poté byly diskutovány vzhledem k elektronické struktuře zkoumaných materiálů, což dále přispělo k výběru nejvhodnějších depozičních podmínek a nejvhodnější orientaci substrátu. 1

The aim of this master thesis is to prepare and systematically characterize two groups of ultra-thin films of iron garnets with different compositions and deposition conditions. The first set consists of approximately 10 nm thick samples of gallium-doped yttrium-iron garnet on gadolinium gallium garnet (Gd3Ga5O12) (GGG) substrates with different crys- tallographic orientations and different annealing temperatures. The second group con- tains gallium-bismuth-doped neodymium-iron garnet on GGG substrates. These samples have different thicknesses, the concentration of individual elements and different annealing temperatures. All samples were prepared by the metal-organic decomposition method. The analysis of their physical properties was done by magneto-optical Kerr effect (MOKE) and optical experiments. Specifically, MOKE spectroscopy, Faraday hystere- sis loops measurements and spectroscopic ellipsometry. Obtained experimental results were further used to deduce the spectral dependence of complete permittivity tensor. Its spectral dependence was than discussed with relation to the electronic structure of in- vestigated materials which helped to select the best deposition conditions and substrate orientation. 1