Optical and magneto-optical spectroscopy of ferrimagnetic materials

Abstract

Tato práce se zaměřuje na ferimagnetické tenké vrstvy Mn4N a jejich galiově dopované verze. Magnetooptické vlastnosti několika čistých a galiově dopo- vaných tenkých vrstev Mn4N byly zkoumány pomocí spektrálního magnetooptického Kerrova jevu (MOKE) a spektroskopické elipsometrie. Spektrální závislosti di- agonálních prvků tenzoru permitivity byly vypočteny z elipsometrických výsledků a vzájemné porovnány. Dále byly změřeny a srovnány rotační i eliptická spektra MOKE. V případě čistých vzorků Mn4N byla MOKE spektra porovnána s teo- retickými výpočty z literatury, za účelem stanovení přítomnosti přepovězených ferimagnetických struktur ve zkoumaných vzorcích. Ferimagnetická struktura FIMA vykazovala nejlepší shodu s experimentálními daty. Byla také zkoumána možnost přítomnosti smíšených fází FIMA a ncFIM. Teplotně závislá spektrální MOKE měření byla použita ke studiu kompenzační teploty. Byl pozorován přesun kompenzační teploty z nad do pod pokojovou teplotou mezi galiově dopovanými vzorky Mn4−xGaxN s x = 0.11 a x = 0.20, což je v souladu s literaturou. 1

This thesis focuses on ferrimagnetic Mn4N thin films and their gallium-doped versions. Magnetooptical properties of several pure and gallium-doped Mn4N thin films were examined using spectral magnetooptical Kerr effect (MOKE) measurements and spectroscopic ellipsometry. Spectral dependencies of the di- agonal permittivity tensor elements were calculated from ellipsometry results and compared. MOKE rotation and ellipticity spectra were also measured and compared. In the case of pure Mn4N samples, MOKE spectra were compared with theoretical data from literature to determine which proposed ferrimagnetic structures may be present in the samples. The ferrimagnetic structure FIMA exhibited the best agreement with experimental data. The possibility of the presence of mixed FIMA and ncFIM phases was also explored. Temperature- dependent spectral MOKE measurements were used to study compensation tem- perature. A shift of the compensation temperature from above to below room temperature was observed between doped Mn4−xGaxN samples with x = 0.11 and x = 0.20, agreeing with literature. 1