Optická a magnetooptická odezva dielektrik

• Thesis title in Czech: Optická a magnetooptická odezva dielektrik
• Thesis title in English: Optical and magneto-optical response of dielectrics
• Academic year of topic announcement: 2018/2019
• Thesis type: dissertation
• Department: Institute of Physics of Charles University (32-FUUK)
• Supervisor: RNDr. Martin Veis, Ph.D.
• Author: hidden - assigned and confirmed by the Study Dept.
• Date of registration: 17.07.2019
• Date of assignment: 17.07.2019
• Confirmed by Study dept. on: 02.10.2019
• Advisors: RNDr. Jakub Zázvorka, Ph.D.

Guidelines

V dnešní době jsou transparentní magnetická dielektrika v popředí zájmu zejména díky jejich potenciálním aplikacím v integrované fotonice a spinové elektronice. Jako logickým dalším krokem se jeví sloučení spintronických mechanismů ovládání spinového uspořádání látky s fotonickými zařízeními. To umožní vznik nových a unikátních konceptů tzv. spinové fotoniky, která využívá spinového uspořádání k ovládání optické odezvy. Klíčovou roli zde hrají magnetooptické (MO) jevy. Ty mají silný aplikační potenciál v počítačových a zobrazovacích technologiích. MO izolátory potlačují mnohonásobné odrazy mezi různými optickými komponenty, čímž redukují požadavky na přesnost výroby fotonických čipů a zvyšují úspěšnost přenosu informace. MO světelné modulátory umožňují modulaci s vysokým prostorovým a časovým rozlišením, čímž splňují nároky vysokofrekvenčních optických obvodů a holografických displejů.
Pro úspěšnou implementaci MO konceptů ve spinové fotonice je nutné připravit vysoce kvalitní epitaxní tenké vrstvy materiálů se silnou MO odezvou, nízkou optickou absorpcí, a možností efektivního přepínání magnetizace. Téma dizertační práce je proto zaměřeno na i) studium optické a magnetooptické odezvy nových MO materiálů (vycházejících ze stávajícího ferimagnetického železitého granátu, dopovaného oxidu ceru a jiných transparentních dielektrik), ii) studium vlivu selektivního dopingu ke jejich zvýšení MO odezvy a snížení jejich absorpce, iii) hledání vhodného mechanismu přepínání jejich magnetizace iv) výzkum možností využití kvadratických magnetooptických jevů. Pokročilé charakterizační techniky pak poslouží k selekci nejvhodnějšího materiálu. Kombinace spektroskopické elipsometrie a magnetooptické spektroskopie společně s odpovídajícími teoretickými modely poskytne unikátní možnost studia fyzikálních vlastností materiálů ve formě tenkých vrstev s tloušťkami až do jednotek nanometrů. Znalost optických a magnetooptických parametrů vyjádřená spektry tenzoru dielektrické permitivity dává informaci o elektronové struktuře materiálu a bude podstatná i pro samotný návrh a optimalizaci funkce integrovaných fotonických prvků. Časově rozlišená optická a magnetooptická měření poskytnou unikátní možnost výzkumu spinové dynamiky a fyzikálních jevů spojených s dynamickým ovládáním magnetického uspořádání materiálů.

References

[1] R. M. A. Azzam, N. M. Bashara, Ellipsometry and Polarized Light, North-Holland, Amsterdam / New York / Oxford 1977.
[2] Š. Višňovský, Optics in Magnetic Multilayers and Nanostructures, CRC Taylor & Francis, Boca Raton 2006.
[3] E. Palik, Handbook of Optical Constants of Solids, Academic Press, New York 1998.
[4] B. Di Bartolo, Optical Interactions in Solids, John Wiley & Sons, New York 1968.
[5] P. Jiang et al, Appl. Phys. Lett. 98 (2011) 231909