电子自旋交换作用对极向磁光Kerr效应的影响——能带跃迁模型

用微观量子理论和能带跃迁模型,研究了极向磁光Kerr效应对电子自旋交换劈裂能依赖性.结果表明,磁光Kerr转角θ_K与自旋劈裂能Δ之间仅当Δ很小时才有线性关系;θK的展开式中只出现Δ奇次项而不出现偶次项.     

自旋-轨道耦合对磁性绝缘体磁光Kerr效应的影响

采用单原子能级跃迁模型,导出在同时考虑自旋交换劈裂和自旋轨道耦合时磁光Kerr旋转的微观表达式,并就四能级跃迁情况,研究了磁光效应随原子基态及激发态能级自旋轨道耦合常数的变化规律.结果表明:磁光Kerr旋转角与自旋轨道耦合劈裂能量不成正比;单原子能级自旋轨道耦合常数为正或中间激发态自旋轨道耦合常数为负时,有利于提高磁光Kerr旋转. 关键词： 磁光Kerr效应 自旋轨道耦合 线性响应核 劈裂     

磁光Kerr效应的温度特性研究

从磁光Kerr效应的微观量子表述出发，分别研究了铁磁材料和亚铁磁材料的磁光Kerr效应的温度特性。结果表明，磁光Kerr转角θK与材料磁化强度随温度变化关系不同。铁磁材料θK对磁化强度M的级数展开式中仅含M奇次项。亚铁磁材料可以出现磁化强度M≠0而磁光Kerr转角θK=0情况。     

磁性半导体/磁性d波超导结中的自旋极化输运

通过求解磁性d波超导中的能隙与磁交换能的自恰方程,利用推广的Blonder-Tinkham-Klapwijk 理论研究磁性半导体/磁性d波超导结中自旋极化准粒子输运系数与微分电导. 计算表明： 1) 磁性d波超导结中的磁交换能h₀可导致零偏压电导峰与能隙电导峰劈裂,劈裂的宽度为2h₀;2) 磁性半导体中的磁交换能h_FS可使零偏压电导峰劈裂的峰值变低. 而由能隙电导峰劈裂的两个子峰,当两种磁性材料的磁 关键词： 磁性半导体 磁性d波超导体 自旋极化输运     

铁磁薄膜中圆偏振光感应的瞬态磁光Kerr峰的物理起源

使用飞秒时间分辨抽运-探测磁光Kerr光谱技术,实验研究了圆偏振光抽运面内磁化FePt和垂直磁化GdFeCo薄膜的磁化演化动力学,发现在时间延迟零点处均出现瞬态Kerr峰.分析了此Kerr峰的起源,指出此瞬态Kerr峰与铁磁性无关,可能起源于自由电子的顺磁磁化,而顺磁磁化的外磁场来自圆偏振抽运光的逆Faraday效应.基于顺磁磁化模型的计算结果支持此观点.基于此观点,逆Faraday效应感应的磁场脉冲宽度应该与激光脉冲宽度一致.     

半导体/磁性d波超导隧道结中的散粒噪声

考虑到磁性d波超导体中的能隙与磁交换能的依赖关系,通过求解Bogoliubov-de Gennes(BdG)方程,利用Blonder-Tinkham-Klapwijk理论方法研究半导体/磁性d波超导隧道结中的散粒噪声.计算结果表明:磁性d波超导结中的磁交换能h0可导致散粒噪声在零偏压处的双峰和能隙处的峰出现劈裂,劈裂的宽度为2h0;磁交换能h0同时对散粒噪声及噪声功率与平均电流的比值有抑制作用.     

磁性金属颗粒膜磁光-Kerr效应增强现象研究

基于磁性金属颗粒膜Kerr磁光效应的关系,结合电子跃迁和自由电子共振模型及实验数据,分析了金属颗粒膜的磁光Kerr旋转和Kerr椭偏现象,由分析研究表明:在磁性金属颗粒材料中Kerr旋转和Kerr椭偏率光谱(Kerr效应)中的共振峰不是由单一电子的跃迁引起,其中由于等离子体激化元的存在,而引起的等离子体共振行为在此产生了相当的影响.亦即对磁光Kerr旋转和Kerr椭偏率起作用的是电子跃迁与自由电荷载流子的等离子共振相互作用共同引起的.这一结论与对较大Kerr效应的4f化合物的相关实验强烈的Kerr效应和明显的共振结构相一致,这在铥原子化合物(Tm S,Tm Se)和铈化合物(Ce Sb,Ce Sb0.75Te0.25,Ce Te.)及L10Fe Pt膜中都已观察到这一现象.     

磁性金属颗粒膜磁光-Kerr效应增强现象研究

基于磁性金属颗粒膜Kerr磁光效应的关系,结合电子跃迁和自由电子共振模型及实验数据,分析了金属颗粒膜的磁光Kerr旋转和Kerr椭偏现象,由分析研究表明：在磁性金属颗粒材料中Kerr旋转和Kerr椭偏率光谱(Kerr效应)中的共振峰不是由单一电子的跃迁引起,其中由于等离子体激化元的存在,而引起的等离子体共振行为在此产生了相当的影响. 亦即对磁光Kerr旋转和Kerr椭偏率起作用的是电子跃迁与自由电荷载流子的等离子共振相互作用共同引起的. 这一结论与对较大Kerr效应的4f 化合物的相关实验强烈的Kerr效应和明显的共振结构相一致,这在铥原子化合物（TmS,TmSe）和铈化合物（CeSb,CeSb0.75Te0.25,CeTe.）及L10FePt膜中都已观察到这一现象.     

C掺杂FePt铁磁薄膜光诱导超快退磁动力学研究

FePt合金薄膜由于具有较强的磁各向异性而在磁信息和磁光信息存储中具有重要的应用.C掺杂可精确调控薄膜的磁各向异性,从而可有效地改变薄膜的矫顽场.通过超短激光脉冲与铁磁薄膜相互作用,可以获得非平衡状态下电子、自旋和晶格等自由度之间的动态耦合参数,这是研究超快磁记录材料的物理基础.本文基于瞬态磁光Kerr效应,研究了两种C掺杂浓度下FePt薄膜的超快磁光响应.实验结果表明:瞬态Kerr信号与外加磁场正相关,磁场反向,Kerr信号反号,而瞬态反射率与外加磁场无关;不同C掺杂的FePt薄膜的矫顽场不同,软磁的退磁时间显著小于硬磁薄膜的退磁时间.我们还观测到超快激光在铁磁薄膜中诱导频率约为49 GHz的相干声学声子,该声子的频率与外加磁场无关.实验结果为设计和研制新型磁光薄膜提供了实验依据.     

Kerr相互作用下量子相干性分布和量子信息流动

本文针对Kerr相互作用下系统中量子相干性的动力学分布进行了研究.所讨论系统包含两个没有相互作用的原子,每个原子都被囚禁在各自的光腔中,同时光腔被充满了非线性Kerr介质.研究发现非线性Kerr相互作用能够增加两原子间的量子相干性,而且增大的幅度会随着Kerr相互作用强度的增加而得以提高.其次,借助迹距离的方法,还探讨了非线性Kerr相互作用对于原子与光腔之间的量子信息流动的影响,发现Kerr相互作用可以加快量子信息回流到原子子系统中,抑制原子子系统与其余子系统间的量子信息交换,阻碍量子信息在系统中不同子系统间的流动,从而保护原子子系统中拥有的量子信息.     

Polariton spin beats in semiconductor quantum well microcavities

Time-resolved Kerr (Faraday) rotation experiments allow for the observation of polariton spin beats in both InGaAs and CdMnTe quantum well (QW) microcavities. The existence of these beats is an unambiguous manifestation of the coherent energy exchange between exciton and photon components of polariton states created by a circularly polarized and spectrally wide femtosecond laser pulse. The polariton states are also shown to be split into a linearly polarized doublet. This splitting is responsible for the polarization transfer between linearly and circularly polarized states. In a highest-quality sample, the resulting spin dynamics could be detected.     

Giant exciton Faraday rotation in Cd1−xMnxTe mixed crystals

New semiconductor compound Cd_1?xMn_xTe exhibits strong Faraday rotation in the interband region. It is shown by measurements of magneto-optical Kerr effect and reflection in magnetic field that unusually large exciton Zeeman splitting plays an essential role in the observed Faraday rotation. A possible explanation of the observed splitting (corresponding to a “g factor” value up to 100) by exchange interaction of excitons with manganese d states is suggested.     

磁光克尔效应中的光子自旋分裂

光子自旋霍尔效应类似于电子系统中的电子自旋霍尔效应, 是在折射率梯度和光子分别扮演的外场和自旋电子的角色下, 由自旋-轨道相互作用而产生的光子自旋分裂现象. 光子自旋霍尔效应为操控光子提供了新的途径, 同时也提供了一种精确测量相关物理效应的方法. 本文研究了磁光克尔效应中光子自旋分裂现象, 建立了磁光克尔旋转与光子自旋霍尔效应之间的定量关系, 并通过弱测量系统观测了磁场作用下铁膜表面的光子自旋分裂位移, 得到相应的磁光旋转角, 验证了我们所推导的理论预测. 本文的研究成果为精确测量磁光克尔系数和磁光克尔旋转角提供了一种新方法.     

Effect of pressure on the magneto-optical properties of bcc and bct iron

We have studied the effect of pressure on the electronic structure of bcc and bct iron within the local spin density approximation (LSDA) for the electronic exchange and correlation. We report calculations of the magneto-optical properties of ferromagnetic iron in the bcc and bct phases using the full potential linearized augmented plane wave (FPLAPW) method as implemented in the WIEN2K code. In both phases, we find two prominent minima in Kerr rotation. In bcc phase, both the calculated Kerr minima shift towards higher energies with increase in pressure while in bct phase, the low energy minimum in Kerr rotation spectra 2 eV becomes less pronounced and the minimum at 7 eV moves towards higher energies on increasing pressure.     

(Ga,Mn)As中电流诱导自旋极化的磁光Kerr测量

在GaAs吸收带边附近, 利用磁光Kerr效应测量了(Ga,Mn)As和p-GaAs样品的电流诱导Kerr旋转谱和反射谱, 两者都呈现出Lorentz曲线形状. 电流诱导Kerr旋转角和反射率随着电流的增大而增大, Kerr角与电流的大小成正比关系, 反射率与电流的平方成正比关系. (Ga,Mn)As的Kerr旋转角比p-GaAs的大了一个数量级, 这说明Mn原子的掺杂使得电流诱导的自旋极化增强. 另外, 还测量了温度和入射光偏振方向对电流诱导Kerr旋转谱和反射谱的影响. 发现随着温度的升高, Kerr谱和反射谱均向长波方向移动, 这与GaAs带边随温度的变化是一致的.     

Ab initio investigation of microscopic enhancement factors in tuning the magneto-optical Kerr effect

The microscopic quantities that determine the magnitude and frequency position of peaks in the Kerr rotation spectrum are studied on the basis of first-principles band-structure theory. The transition metals Fe, Co and Ni serve as model systems. The magnitude of the magnetooptical Kerr effec (MOKE) is basically brought about by the spin-orbit (SO) coupling strength and it is shown that the Kerr rotation scales linearly with the SO-coupling. Exchange splitting (or magnetization) is found to influence the Kerr effect in a rather complicated way: enlarging the magnetization can both enhance and diminish spectral peaks. A strong effect is found for the dependence of the position of spectral peaks on the lattice spacing: a 3 to 6% increase in lattice parameters can lead to shifts of about 1 eV of the main MOKE peak.     

室温下(Ga,Mn)As中载流子的自旋弛豫特性

运用飞秒时间分辨抽运-探测克尔光谱技术,研究了室温下退火及未退火(Ga,Mn)As的载流子自旋弛豫的激发能量密度依赖性,发现电子自旋弛豫时间随激发能量密度增加而增大,而在同一激发能量密度下,退火样品比未退火样品具有更短的载流子复合时间、电子自旋弛豫时间和更大的克尔转角,显示DP机理是室温下(Ga,Mn)As的电子自旋弛豫的主导机理.退火(Ga,Mn)As的超快克尔增强效应显示其在超高速全光自旋开关方面的潜在应用价值,也为(Ga,Mn)As铁磁性起源的p-d交换机理提供了证据. 关键词： (Ga Mn)As稀磁半导体 时间分辨克尔光谱 电子自旋弛豫 DP机理     

Energy spectrum of the dirac equation for the Scharzschild and Kerr fields

We consider the effect of relativistic corrections and rotation of the central body on the structure of the energy spectrum of a particle with spin in the Schwarzchild and Kerr fields. A splitting of levels is obtained, which corresponds to the classical shift of the perihelion of the orbit and precession of the plane of the gravitational spin-orbit interaction and several nonlinear spin effects are calculated.Translated from Izvestiya Vysshykh Uchebnykh Zavedenii, Fizika, No. 2, pp. 86–92, February, 1988.