🗊Презентация Магнитооптика ферромагнитных металлов

Лекция 8 Магнитооптика Ферромагнитных металлов

Магнитооптические методы исследования ферромагнитных металлов и сплавов δ=aε’1 +b ε’2 , где a и b функции f(n,k, φ), а εxy =i( ε’1 - i ε’2) недиагональные компоненты тензора диэлектрической проницаемости

Задача теории получить выражение для тензора ε на основе существующих представлений о строении твердого тела и выяснить взаимодействия ответственные за появление или отсутствие МОЭ. Задача теории получить выражение для тензора ε на основе существующих представлений о строении твердого тела и выяснить взаимодействия ответственные за появление или отсутствие МОЭ. Для металлов первое объяснение появления МОЭ было дано Аргирресом на основе зонной теории в 1953. Но в то время не было еще ни конкретных расчетов зонной структуры ни экспериментальных результатов для ФМ металлов. Твердое тело- задача многочастичная , точного решения нет – значит нужны модельные представления . Многие свойства металлов и сплавов удается объяснить на основе зонной теории и даже на основе одноэлектронной зонной теории .

Общие положения теории твердого тела

Энергетические полосы в приближении свободных электронов

Основы квантовой оптики металлов

Основы квантовой оптики металлов

Основы квантовой оптики металлов

Основы квантовой оптики металлов

Основы квантовой оптики металлов

Основы квантовой оптики металлов

Основы квантовой оптики металлов

Основы квантовой оптики металлов

Основы квантовой оптики металлов

Внутризонные переходы Учет влияния спин-орбитального взаимодействия приводит не только к изменению вероятности межзонных переходов, но и к изменению рассеяния электронов в пределах одной зоны. Поэтому МОЭ , также как и оптические эффекты , следует рассматривать, как сумму вкладов за счет внутризонных и межзонных переходов. В области относительно низких частот /ИК область спектра и ниже/ ,когда основную роль в формировании оптических свойств играют ускорение и релаксация электронов проводимости , различные механизмы влияния спин-орбитального взаимодействия на рассеяние приведет к различной частотной зависимости эффектов Фарадея и Керра. В ИК области частот МОЭ имеют общую природу с аномальным эффектом Керра. Экспериментально показано, что для ФМ металлов вклад межзонных переходов в МОЭ начинается в области частот 0.1- 0.2 эВ.

Связь межзонных оптических переходов со структурой оптических и магнитооптических спектров

Связь межзонных оптических переходов со структурой оптических и магнитооптических спектров

В металлах существует и еще одна особенность появления аномалий в спектрах не обязательно связанная с критическими точками. Возможна такая локализация уровня Ферми и такая топология изоэнергетических поверхностей в некоторых частях зоны Бриллюена где становятся возможны переходы между занятыми и свободными состояниями, то есть в спектрах появляются переходы к уровню Ферми. Такие переходы особенно сильно должны проявляться в магнитооптических спектрах. В металлах существует и еще одна особенность появления аномалий в спектрах не обязательно связанная с критическими точками. Возможна такая локализация уровня Ферми и такая топология изоэнергетических поверхностей в некоторых частях зоны Бриллюена где становятся возможны переходы между занятыми и свободными состояниями, то есть в спектрах появляются переходы к уровню Ферми. Такие переходы особенно сильно должны проявляться в магнитооптических спектрах. Изломы на кривых МОЭ или ε’() могут свидетельствовать о подключении (или выключении) переходов из новой зоны к уже имеющимся. Наряду с рассмотренными особенностями в спектрах могут появляться особенности, связанные с межзонными переходами, для которых происходит сильное увеличение силы осциллятора (переходы вблизи Бреговских плоскостей).

Зонная структура металлов

Зонная структура металлов

Зонная структура металлов

Зонная структура никеля

Зонная структура никеля

Зонная структура никеля

Зонная структура никеля

Таким образом, появляется принципиальная возможность наблюдать указанное изменение электронной структуры ФМ металла при повороте вектора намагниченности оптическим методом на частотах межзонных переходов, а «локализация » этого изменения в определенных областях зоны Брюллиэна открывает перспективу надежной идентификации межзонных переходов. Таким образом, появляется принципиальная возможность наблюдать указанное изменение электронной структуры ФМ металла при повороте вектора намагниченности оптическим методом на частотах межзонных переходов, а «локализация » этого изменения в определенных областях зоны Брюллиэна открывает перспективу надежной идентификации межзонных переходов. Мы считаем, что межзонные переходы , идущие в область снятия вырождения энергетических зон спин-орбитальным взаимодействием ответственны за появление структуры в спектрах ориентационного магнитооптического эффекта.

ОМЭ

ЭЭК