稀磁半导体中磁光效应的应用研究

论文摘要

近几十年来,随着以磁性存储技术为代表的自旋电子学在新兴高科技领域获得日益广泛的应用,以磁光效应为原理的各种磁光器件和磁光测量技术也在科研的基础和应用研究中显示了其独特的优势和广阔的应用前景,从而引起人们浓厚的兴趣。根据入射光的偏振状态不同,磁光效应可以简单的归类为：基于线偏振光的磁光克尔效应(MOKE),和基于圆偏振光的磁圆二向色性(MCD)。其中MOKE对于样品的表面净磁矩敏感,通常作为一种重要的表面磁性测量手段;MCD主要反映样品对于左旋和右旋光的吸收差别,即圆二向色性。对于低能量(1—5eV)的MCD能够反映费米面附件的特征吸收边的磁圆二色性,也是研究稀磁半导体的一个重要实验方法之一。本论文主要介绍了磁圆二向色性(MCD)谱仪和磁光克尔效应(MOKE)这两种测量方法的基本工作原理和自主搭建情况,并且研究了在稀磁半导体(DMS)中的磁光效应。其中本人的贡献主要是MCD谱仪的搭建、软件编制、调试,以及MCD和MOKE的测量工作。本论文主要分为以下五章：第一章,一般性的背景介绍,包括磁光效应的分类,原理及应用,以及自旋电子学。第二章,着重介绍了磁圆二色向性光谱仪的工作原理、应用情况,以及我们自主搭建的磁圆二向色性光谱仪的特点。第三章,介绍了磁光克尔效应的工作原理和实验应用。第四章,利用MCD和MOKE这两种测量方法,并且应用于ZnCoO稀磁半导体薄膜和CFO/KNN双层膜结构的复合多铁性材料的磁电耦合效应的研究。第五章,总结全文和未来展望。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 第一节 引言
• 第二节 磁光效应简介
• 1.2.1 法拉第效应
• 1.2.2 科顿-穆顿效应
• 1.2.3 磁光克尔效应
• 1.2.4 塞曼效应
• 1.2.5 光磁效应
• 第三节 磁光效应的应用
• 1.3.1 磁圆二向色性（MCD）光谱仪
• 1.3.2 磁光克尔效应光谱仪
• 1.3.3 磁光调制器
• 1.3.4 磁光隔离器
• 1.3.5 磁光记录
• 第二章 MCD光谱仪的原理及设计
• 第一节 磁圆二向色性简介
• 第二节 磁圆二向色性（MCD）的基本原理
• 2.2.1 MCD光谱学理论
• 2.2.2 MCD中的A项、B项和C项贡献
• 第三节 MCD光谱仪的设计
• 2.3.1 MCD光谱仪的基本结构
• 2.3.2 MCD光谱仪的校准
• 2.3.3 本组自主搭建的MCD光谱仪
• 第三章 磁光克尔效应（MOKE）的介绍及应用
• 第一节 磁光克尔效应简介
• 3.1.1 磁光克尔效应的发展
• 3.1.2 磁光克尔效应的优点
• 3.1.3 磁光克尔效应的应用
• 第二节 磁光克尔效应的原理
• 第三节 MOKE仪器装置简介
• 第四章 磁光效应实验测量与结果讨论
• 第一节 MCD光谱仪的测试结果及数据分析
• 4.1.1 标准样品的MCD测量
• 4.1.2 稀磁半导体Co:ZnO的MCD测量
• 第二节 MOKE的测试结果及磁电耦合效应的初步探索
• 第五章 总结与未来展望
• 参考文献
• 致谢
• 学位论文评阅及答辩情况表