Dynamika spinové polarizace v polovodičích

Abstract

V této práci se zabýváme studiem ultrarychlé laserem indukované dyna- miky magnetizace ve vzorcích feromagnetického polovodiče Ga1−xMnxAs s nominální koncentrací Mn v rozsahu x = 0,015-0,14. K získání informací o pohybu magnetizace využíváme magnetooptické jevy PKE a MLD v časově rozlišeném experimentu exci- tace a sondování. Důkladná analýza magnetooptického signálu nám umožňuje oddělit příspěvky vlivem úhlového pohybu magnetizace od demagnetizace a zpětně tak re- konstruovat 3D pohyb vektoru magnetizace bez jakéhokoliv numerického modelování. Nejprve je vysvětlen princip této experimentální metody a její použití je ilustrováno na měřeném magnetooptickém signálu. Následně je studován úhlový pohyb vektoru magnetizace a jeho závislost na vnějším magnetickém poli, intenzitě excitace a kon- centraci Mn ve vzorku. Zvlášt' je přitom studována dynamika magnetizace závislá a nezávislá na helicitě excitačních pulzů. V případě demagnetizace jsme díky použité experimentální metodě byli schopni studovat nejen intenzitní závislost a závislost na koncentraci Mn, ale rovněž závislost na velikosti magnetického pole, která dosud nebyla v odborné literatuře publikována.

In this work we study ultrafast laser-induced magnetization dynamics in samples of ferromagnetic semiconductor Ga1−xMnxAs with a nominal concentration of Mn within the range of x = 0,015-0,14. To get information about magnetization movement we use magneto-optic phenomena PKE and MLD in a time-resolved pump & probe experiment. Thorough analysis of the measured magneto-optical signal allows us to disentangle contributions due to angular movement of magnetization and due to demagnetization and to reconstruct 3D motion of magnetization vector without any numerical modeling. First we explain the basis of this experimental method and we demonstrate its utilization on the measured data. After that we study angular movement of magnetization vector and its dependence on the external magnetic field, excitation intensity and Mn concentration. The pump pulse helicity dependent and independent dynamics were treated separately. In the case of demagnetization we have been able to observe not only its intensity and Mn doping dependence but also the magnetic field dependence, which has not been reported so far in the literature.