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GaP薄膜表征

磁光(MO)效应既可以用作探测各种样品类型的磁化反转特性的工具,也可以用作通过样品中的感应磁化状态修改光偏振的有效方法。在透明样品中,可以使用法拉第效应(与介质中的磁感应场和光路成正比的光偏振旋转)来阐述法拉第旋转器,这是光学隔离器设计中的关键元素[1]。连同其他MO效应(例如Kerr测量)一起,它们为样品(例如薄膜)的原位测量提供了无损探针。

上进行的与温度的依赖关系的测量沿所述电磁谱的可见部分中的法拉第效应MO光谱相关半导体2  μ 米外延层(GaP)具有嵌入金属纳米团簇铁磁生长(锰过氧化物酶)。由于实验的局限性,需要一个低温恒温器腔室,其光学窗口必须放置在电磁体的极隙中,该电磁体施加的直流磁场平行于样品的法线,因此很难使用通过滤除白炽灯产生的单色光束带有标准单色仪的光源。相反,我们使用基于Leukos(SP20)超连续谱源和Photon等公司的可调激光线滤波器的准直可调激光器。图1显示了用于研究法拉第构型中GaP:MnP的MO特性的实验装置。分析仪安装在电动旋转平台上,可以根据温度,波长和所施加的磁场跟踪消光条件。 公吨。小的旋转角度可确保透射强度随极化或施加磁场的旋转角度而线性变化。电磁源,低温恒温器的温度控制器,分析仪的角度位置以及激光输出的波长选择(通过光子等可调谐激光线滤波器)均由计算机控制。必须针对每个施加的场,波长和温度独立获得旋转角度。


在图2中显示 了外延层的总法拉第旋转与温度在220 K 下的波长的关系。GaP衬底的自由载流子贡献已被仔细扣除。GaP:MnP外延层在近红外区域产生最大的MO效应,而随着波长的增加,衬底的MO效应单调下降。插图显示了法拉第旋转磁滞曲线在655 nm 处的210 K,270  K和 290K  。这些系统中巨大的法拉第旋转已在[2]中报道。可调激光器使我们能够在设备有限的工作空间内,在不同的波长以及不同的温度下研究MO法拉第效应的磁滞特征。


[1] T. R. Zaman, X. Guo and R. J. Ram, Semiconductor Waveguide Isolators, Journal of Lightwave Technology, 26, 2, (2008)

[2] G. Monette, C. Lacroix, S. Lambert-Milot, V. Boucher, D. Ménard and S. Francoeur, Giant magneto-optical Faraday effect in GaP epilayers containing MnP magnetic nanoclusters, Journal of Applied Physics, 107, 9, (2010)