Euroopiumi halkogeniidid magneetiliste ja magneto-optiliste

mälukeskkondadena .

Jevgeni Šablonin

Varasem töö

• EuO, EuS, EuSe, EuTe

• 1961 – Matthias et al. – EuO on ferromagneetiline, magneetuvus suurem, kui raual ja koobaltil, Tc = 69 K

• 1973 – esimene magneto-optiline infosalvesti

• EuSe – Faraday pööre ~1500º @ 4,2 K (TbFe < 1º @ 298 K)

Struktuursed ja magneetilised omadused

• Eu3+ ei ole magneetiline, Eu2+ aga on

• NaCl struktuur

Struktuursed ja magneetilised omadused

Ühend Võrekonstant (Å) Tihedus (g/cm3)

EuO 5,141 8,20

EuS 5,968 5,75

EuSe 6,195 6,44

EuTe 6,598 6,45

4πM(Gauss) TC, TN (K) Magnetiline Korrastatus

J1 (K) J2 (K)

EuO 24,007 69 Ferro +0,6 +0,1

EuS 15,346 16 Ferro +0,2 –0,1

EuSe 13,720 4,6 Ferri, Anti +0,07 –0,01

EuTe 11,356 9,6 Antiferro +0,04 –0,15

Fe 21,450 1043 Ferro

Co 17,590 1404 Ferro

Ni 6,080 631 Ferro

Struktuursed ja magneetilised omadused

EuSe spinn-struktuuri faasidiagramm1 Oe = 1000/(4π) A/m ~79,577 A/m

Optilised omadused

• Tähtis omadus – kõrge läbipaistvus teatud lainepikkuste vahemikus

I = I0e-αd

• On saavutatud kõikide nelja ühendi kristalle neelduskoeffitsientidega ~1 cm-1 ja vähem (TbFe puhul α =700000 cm-1)

Elektronkate struktuur

Punane nihe

EuS ja EuO neeldumisääre punane nihe

Enamikul isolaatoritest temperatuuri alandamine toob kaasa sinise nihe.

See on nii ka euroopiumi halkogeniidide puhul, kuid kriitilisest temperatuurist üleval.

Võib olla tingitud 5dtg pooleks lõhenemisest, mis suureneb temperatuuri langusega.

Magneto-optilised omadused.

Faraday efekt

Cotton-Mouton efekt

Kerr efekt

•polar

•longitudinal

•transverse

Magneto-optilised omadused.

• Ringdikroism – neeldumiskoeffitsiendid parempoolse ja vasakpoolse ringpolariseeritud valguse jaoks ei ole võrdsed.

• Lineaarne dikroism – magnetvälja suunaga risti ja parallelses tasandis polariseeritud valguse murdumisnäitajad on erinevad.

Magneto-optilised omadused.

EuSe Faraday pöörde sõltuvus rakendatud magnetvälja tugevusest.

Magneto-optilised omadused.

EuX kilede neeldumiskõverad seadmete jaoks sobivas lainepikkuste vahemikus

Magneto-optilised omadused.

EuSe monokristalli magneetiline ringdikroism (157 μm) @ 4,2 K

Magneto-optilised omadused.

Sama objekti lineaarne ringdikroism

Magneto-optilised omadused.

Faraday pööre (F) ja dikroism (D) EuS juhul @ 8 K

Magneto-optilised omadused.

• EuO – kõige uuritum halkogeniididest tänu kõige kõrgemale Curie temperatuurile.

• Maksimaalne Faraday pööre/paksus 1,55 eV juures on 850000 º/cm

• Kõrgemat Curie temperatuuri võib saavutada Gd3+-dopeerimisega (lisa d-elektron). Tulemuseks on TC = 135 K, aga mitte eriti suur Faraday efekt.

• Dopeerimine rauaga ja gadoliiniumiga koos on teine võimalus. Sel juhul suurendatakse ka koertsiivsust.

Rakendused

• Magneto-optiline infosalvestamine omab eeliseid võrreldes tavalise magnetsalvestusega.

• Minimaalne biti pikkus magnetpea kasutamisel on

))((2 2 DadadgL

• Optilise mälu puhul paljud mehaanilised probleemid (lugemispea ja kile kulumine) on kõrvaldatud, pinna sileduse ja oksüdeerimise probleemid muutuvad väham tähtsateks.

RakendusedÜks esimisi magneto-optilisi seadmeid Fe-dopeeridud

EuO põhjal.

Signaal-müra suhe 25:1

Biti suurus 200 μm²

Lugemiskiirus 2 Mb/s

Rakendused

Seade müravoolud

Komposiitne magneto-optiline mälu.

70 – ferromagneetilisest metallist või sulamist maatriks

72 – eraldatud faas, nt. EuO või EuS

14 – klaasist või polümeerist alus

• Töötab toatemperatuuril, Kerr efekt umbes 0,24 º

Rakendused

Rakendused

Spintronics

Viited

www.wikipedia.org

http://www.webelements.com/webelements/compounds/text/Eu/Eu1Se1-12020665.

html

http://www-drecam.cea.fr/spcsi/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast_sstechnique.php?id_ast=

302

http://www.fys.uio.no/super/mo/

R.J. Gambino, T. Suzuki (editors). Magneto-Optical Recording Materials. Wiley – IEEE, 1999.

United States Patent 5612131 – Bojarczuk, Jr. et al.

Spin-polarized Transport Across EuS/III-V Semiconductor Heterostructure Interfaces by Jelena Trbovic, Florida State University, 2006