Линейная и нелинейная оптическая микроскопия структур на основе феррита–граната (Миниобзор)

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Представлен обзор недавних исследований оптических, магнитологических и нелинейно-оптических эффектов в эпитаксиальных пленках феррита-граната и массивах металлических ферромагнитных наночастиц на их поверхности. Показана возможность визуализации поверхностной доменной структуры граната методом микроскопии второй и третьей оптической гармоники. Проанализирована роль метаповерхностей в формировании квадратичного нелинейно-оптического отклика составной структуры на микро- и макромасштабе. Продемонстрирована возможность шиннига доменных стенок в гранате металлическими ферромагнитными метаповерхностями, нанесенными поверх него, а также визуализация такого шиннига оптическими методами с помощью поляризационной микроскопии и анализа дифракции лазерного излучения на доменах.

Об авторах

И. А Колмычек

МГУ имени М. В. Ломоносова

Email: irisha@shg.ru
Физический факультет Москва, Россия

В. Б Новиков

МГУ имени М. В. Ломоносова

Физический факультет Москва, Россия

А. И Майдыковский

МГУ имени М. В. Ломоносова

Физический факультет Москва, Россия

Н. С Гусев

Институт физики микроструктур РАН

Н. Новгород, Россия

С. А Гусев

Институт физики микроструктур РАН

Н. Новгород, Россия

Т. В Мурзина

МГУ имени М. В. Ломоносова

Физический факультет Москва, Россия

Список литературы

  1. A. Hubert and R. Schafer, Magnetic Domains. The Analysis of Magnetic Microstructures, Springer Berlin/Heidelberg, Germany (1998).
  2. K. H. Beno, M. A. Saitneba, Y. 96(1), 141 (1958).
  3. A. K. Gaezgun, A. K. Koros, Межиноптическая тонкая пленка, Наука, М. (1988), 192 c.
  4. E. Banos-Lopez, F. Sanchez-De Jesus, C. A. Cortes-Escobedo, A. Barba-Pingarron, A. M. Bolarin-Miro, Materials 11, 1652 (2018).
  5. Q. B. Jincocki, E. T. Mancherona, M. H. Teunipaesea, A. T. Teunipaesea, Письма в ЖЭТФ 96, 665 (2012).
  6. Yu. B. Kudasov and R. V. Kozabaranov, Phys. Solid State 61(9), 1640 (2019).
  7. Y. Nakamura, S. B. S. Chauhan, and P. B. Lim, Photonics 11 (10), 931 (2024).
  8. Y. Fang, H. Shen, Y. Ma, S. Liao, S. Xia, T. Tian, D. Zhou, Y. Ma, and J. Xu, J. Rare Earths 42, 1110 (2024).
  9. D. Scheffler, O. Steuer, S. Zhou, L. Siegl, S. T. B. Goennenwein, and M. Lammel, Phys. Rev. Mater. 7, 094405 (2023).
  10. M. S. Hasan, M. I. Khan, S. S. Ali, and A. Brahmia, Ihtisham-ul-Haq, Mater. Sci. Eng. B 301, 117180 (2024).
  11. H. Li, D. Zhang, Y. Zhang, J. Yu, I. Syvorotka, F. Wang, S. Yang, Q. Wen, H. Zhang, and Q. Yang, Results Phys. 60, 107625 (2024).
  12. Y. Yoshihara, K. Ishiyama, T. Watanabe, P. B. Lim, C. A. Ross, T. Goto, and M. Inoue, Appl. Phys. Lett. 123, 112404 (2023).
  13. M. I. Panin, N. E. Kupchinskaya, M. V. Bakhmetiev, R. B. Morgunov, V. N. Berzhansky, V. I. Belotelov, S. N. Polulyakh, and A. I. Chernov, J. Appl. Phys. 137(4), 043904 (2025).
  14. S. N. Polulyakh, D. V. Avdeenko, E. Yu. Semuk, P. M. Vetoshko, and V. I. Belotelov, JETP Lett. 121 (2), 149 (2025).
  15. L. Jin, K. Jia, Y. He, G. Wang, Zh. Zhong, and H. Zhang, Applied Surface Science 483, 947 (2019).
  16. A. C. Kamimcкий, H. B. Macintosh, A. H. Патаков, Физика металлов и металловедение 124(2), 190 (2023).
  17. N. Myasnikov, A. Podkletnova, E. Nikolaeva, and A. Pyatakov, J. Magn. Magn. Mater. 595, 171497 (2024).
  18. A. A. Kapravena, H. B. Mirrerezo, M. A. Cremano, A. A. Гуськов, A. C. Kamimcкий, A. H. Патаков, Письма в ЖЭТФ 122(2), 103 (2025).
  19. N. M. Myasnikov and A. V. Pyatakov, Bull. Russ. Acad. Sci.: Phys. 89(1), 138 (2025).
  20. R. M. Vakhitov, A. R. Yumaguzin, and G. T. Gridneva, Phys. Scr. 98, 125988 (2023).
  21. H. H. Прибова, B. H. Бержавский, C. H. Полуляк, В. И. Белотелов, Письма в ЖЭТФ 120 (3), 190 (2024).
  22. Yu. B. Kudasov, M. V. Logunov, R. V. Kozabaranov, I. V. Makarov, V. V. Platonov, O. M. Surdin, D. A. Maslov, A. S. Korshunov, I. S. Strelkov, A. I. Stognij, V. D. Selemir, and S. A. Nikitov, Appl. Phys. Lett. 120, 122403 (2022).
  23. A. Dolgikh, F. Formisano, K. H. Prabhakara, M. V. Logunov, A. K. Zvezdin, P. C. M. Christianen, and A. V. Kimel, Appl. Phys. Lett. 120, 012401 (2022).
  24. J. D. Costa, B. Figeya, X. Sun, N. van Hoovels, H. A. Tilmans, F. Ciubotaru, and C. Adelmann, Appl. Phys. Lett. 118, 162406 (2021).
  25. T. Aichele, A. Lorenz, R. Hergt, and P. Görnert, Cryst. Res. Technol. 38, 575 (2003).
  26. B. Heinz, T. Bracher, M. Schneider, Q. Wang, B. Laagel, A. M. Friedel, D. Breitbach, S. Steinert, T. Meyer, M. Kewenig, C. Dubs, Ph. Pirro, and A. V. Chumak, Nano Lett. 20, 4220 (2020).
  27. A. V. Chumak, V. I. Vasyuchka, A. A. Serga, and B. Hillebrands, Nature Phys. 11, 453 (2015).
  28. K. O. Nikolaev, S. R. Lake, G. Schmidt, S. O. Demokritov, V. E. Demidov, Nano Lett. 23 (18), 8719 (2023).
  29. K. Srinivasan and B. J. H. Stadler, Opt. Mater. Express 12, 697 (2022).
  30. T. Kawashima and Sh. Mito, Jpn. J. Appl. Phys. 59, SEEA07 (2020).
  31. A. Sharma, Dipesh, Matls. Perf. Charact. 13(1), 1 (2024).
  32. V. K. Vlasko-Vlasov, I. M. Dedukh, and V. I. Nikitenko, Sov. Phys. JETP 44, 1208 (1976).
  33. G. A. Jones, E. T. M. Lacey, and I. B. Puchalska, J. Appl. Phys. 53, 7867 (1982).
  34. W. X. Xia, Y. S. Chun, S. Aizawa, K. Yanagisawa, K. M. Krishnan, D. Shindo, and A. Tonomura, J. Appl. Phys. 108(12), 123919 (2010).
  35. F. V. Lisovskii, E. G. Mansvetova, M. P. Temiryazeva, and A. G. Temiryazev, JETP Letters 96, 596 (2013).
  36. J. McCord, J. Phys. D Appl. Phys. 48, 333001 (2015).
  37. X. Yu, J. P. DeGrave, Y. Hara, T. Hara, S. Jin, and Y. Tokura, Nano Lett. 14, 3755 (2013).
  38. T. Zhou, M. Cherukara, and C. Phatak, npj Comput. Mater. 7, 141 (2021).
  39. O. Kazakova, R. Puttock, C. Barton, H. Corte-Leon, M. Jaafar, V. Neu, and A. Asenjo, J. Appl. Phys. 125, 060901 (2019).
  40. A. G. Temiryazev, M. P. Tikhomirova, and I. Fedorov, J. Magn. Magn. Mater. 258, 580 (2003).
  41. N. R. Da Silva, M. Moller, A. Feist, H. Ulrichs, C. Ropers, and S. Schafer, Phys. Rev. X 8, 031052 (2018).
  42. Y. E. Vysokikh, A. V. Shelaev, A. R. Prokopov, V. I. Shevyakov, and Yu. S. Krasnoborodko, J. Phys. Conf. Ser. 741, 012190 (2016).
  43. H. Enowberger, Нелинейная оптика, Мир, М. (1966).
  44. P. Guyot-Sionnest, W. Chen, and Y. R. Shen, Phys. Rev. B 33 (12), 8254 (1986).
  45. R.-P. Pan, H.D. Wei, and Y.R. Shen, Phys. Rev. B 39 (2), 1229 (1989).
  46. A.V. Petukhov, I.L. Lyubchanskii, and Th. Rasing, Phys. Rev. B 56, 2680 (1997).
  47. H.K. Bennemann, J. Magn. Magn. Mater. 200, 679 (1999).
  48. K. Sato, A. Kodama, M. Miyamoto, A.V. Petukhov, K. Takanashi, S. Mitani, H. Fujimori, A. Kirilyuk, and T. Rasing, Phys. Rev. B 64, 184427 (2001).
  49. A. Kirilyuk, J. Magn. Magn. Mater. 35, R189 (2002).
  50. H.A. Konmierer, B.B. Horinova, A.H. Mahtakoskoff, T.B. Mypsima, Beermu: Mokokokoro yumepenrera, Cepur's. Физика. Астрономия 79 (2), 2420401 (2024).
  51. V. Kirilyuk, A. Kirilyuk, and Th. Rasing, Appl. Phys. Lett. 70, 2306 (1997).
  52. A. Kirilyuk, V. Kirilyuk, and Th. Rasing, J. Magn. Magn. Mater. 198, 620 (1999).
  53. V.V. Pavlov, J. Ferre, P. Meyer, G. Tessier, P. Georges, A. Brun, P. Beauvillain, and V. Mathet, J. Phys.: Condens. Matter 13, 9867 (2001).
  54. N. Miteeldo, D. Venkatakrishnarao, J. Ravi, M. Popov, E. Mannonov, T.V. Murzina, and R. Chandrasekar, Adv. Opt. Materials 7, 1801775 (2019).
  55. E.A. Mannonov, A.I. Maydykovskiy, I.A. Kolmychek, S.A. Magnitskiy, and T.V. Murzina, Phys. Rev. B. 96, 075408 (2017).
  56. E.A. Mannonov, I.A. Kolmychek, A.I. Maydykovskiy, N.S. Gusev, E.V. Skorokhodov, S.A. Gusev, M.P. Temiryazeva, and T.V. Murzina, Laser Phys. Lett. 20, 035403 (2023).
  57. J.A. Squier, M. Muller, G.J. Brakenhoff, and K.R. Wilson, Opt. Express 3, 22 (1998).
  58. G. Borile, D. Sandrin, A. Filippi, K.I. Anderson, and F. Romanato, Int. J. Mol. Sci. 22, 2657 (2021).
  59. E. Gavgiotaki, G. Filippidis, V. Tsafas, S. Bovasianos, G. Kenanakis, V. Georgoulias, M. Tzardi, S. Agelaki, and I. Athanassakis, Sci. Rep. 10, 11055 (2020).
  60. J. Deka, K.K. Jha, S. Menon, A.S. Lal Krishna, R. Biswas, and V. Raghunathan, Opt. Lett. 43, 5242 (2018).
  61. A. Bogdanov, Low Temp. Phys. 25, 151 (1999).
  62. A.C.H. Hurst, J.A. Izaac, F. Altaf, V. Baltz, Vincent, and P.J. Metaxas, Appl. Phys. Lett. 110(18), 182404 (2017).
  63. R.L. Novak and L.C. Sampaio, J. Phys. D: Appl. Phys. 50, 265003 (2017).
  64. M. Klaui, H. Ehrie, U. Rudiger, T. Kasama, R. Dunin-Borkowski, D. Backes, L. Heyderman, C. Vaz, J. Bland, G. Faini, E. Cambril, and W. Wernsdorfer, Appl. Phys. Lett. 87, 102509 (2005).
  65. P. Metaxas, J.P. Jamet, J. Ferre, B. Rodmacq, B. Dieuy, and R. Stamps, J. Magn. Magn. Mater. 320, 2571 (2008).
  66. D. McGrouther and J. N. Chapman, Appl. Phys. Lett. 87(2), 022507 (2005).
  67. S. Ruiz-Gomez, A. Mandziak, L. Martin-Garcia, J.E. Prieto, P. Prieto, C. Munuera, M. Foerster, A. Quesada, L. Aballe, and J. de la Figuera, Appl. Surf. Sci. 600, 154045 (2022).
  68. P. Metaxas, P.-J. Zermatten, R. Novak, S. Rohart, J.-P. Jamet, J. Zermatten, R. Weil, J. Ferr, A. Mougin, R. Stamps, G. Gaudin, V. Baltz, and B. Rodmacq, J. Appl. Phys. 113, 073906 (2013).
  69. F. Rodriguez, L.J. Heyderman, F. Nolting, A. Hoffmann, J.E. Pearson, L.M. Doeswijk, M.A.F. van den Boogaart, and J. Brugger, Appl. Phys. Lett. 89(14), 142508 (2006).
  70. M.P. Temiryazeva, I.A. Kolmychek, A.G. Temiryazev, V.B. Novikov, A.I. Maydykovskiy, N.S. Gusev, E.V. Skorokhodov, S.A. Gusev, S.A. Nikitov, K.S. Napolskii, and T.V. Murzina, J. Magn. Magn. Mater. 610 172534 (2024).
  71. M. Temiryazeva, E. Mannonov, A. Maydykovskiy, A. Temiryazev, and T. Murzina, Magnetochemistry 8, 180 (2022).
  72. I.A. Kolmychek, E.I. Zhaboev, V.B. Novikov, A.I. Maydykovskiy, N.S. Gusev, E.V. Skorokhodov, and T.V. Murzina, Opt. Mater. Express 14(10), 2419 (2024).
  73. B. H. Miskurtov, A.A. Colombo, Khatronar электропика 6, 124 (1971).
  74. R.V. Pisarev, B.B. Krichevtsov, V.N. Gridnev, V.P. Klin, D. Frohlich, and Ch. Pahlke-Lerch, J. Phys.: Condens. Matter 5, 8621 (1993).
  75. O.A. Aktsipetrov, O.V. Braginskii, and D.A. Esikov, Sov. J. Quantum Electron. 20, 259 (1990).
  76. G. Petrocelli, S. Martelucci, and M. Richetta, Appl. Phys. Lett. 63, 3402 (1993).
  77. P. Kumar, A.I. Maydykovskiy, M. Levy, N.V. Dubrovina, and O.A. Aktsipetrov, Opt. Express 18(2), 1076 (2010).
  78. B.B. Kuprenno, B.B. Павлов, P.B. Писарев, Письма в ЖЭТФ 49, 466 (1989).
  79. R.R. Birss. Symmetry and Magnetism, North-Holland, Amsterdam (1966), 252 p.
  80. A. Maydykovskiy, M.Temiryazeva, A. Temiryazev, and T. Murzina, Appl. Sci. 13, 8828 (2023).
  81. A. Maydykovskiy, N.S. Popov, T. Murzina, Laser Phys. Lett. 21, 025401 (2024)
  82. V.N. Gridnev, V.V. Pavlov, R.V. Pisarev, A. Kirilyuk, and Th. Rasing, Phys. Rev. B 63, 184407 (2001).
  83. H.A. Konmierer, B.B. Horinova, H.C. Tycee, C.A. Tycee, E.B. Cкороходов, T.B. Mypsima, ЖЭТФ 168(3), 304 (2025).
  84. R.V. Pisarev, V.V. Pavlov, A. Kirilyuk, and Th. Rasing, Magn. Soc. Jpn. 20(Suppl. SI), 346 (1996).
  85. V. V. Pavlov, R. V. Pisarev, A. Kirilyuk, and Th. Rasing, Phys. Rev. Lett. 78, 2004 (1997).
  86. I. A. Kolmychek, V. B. Novikov, A. A. Dotsenko, N. S. Gusev, S. A. Gusev, E. V. Skorokhodov, I. A. Fedotov, and T. V. Murzina, Phys. Rev. B 111(21), 214415 (2025).
  87. M. Pashkevich, A. Stupakiewicz, A. Kirilyuk, A. Maziewski, A. Stognij, N. Novitskii, A. Kimel, and Th. Rasing, J. Appl. Phys. 111(2), 023913 (2012).
  88. V. K. Valev, A. V. Silhanek, N. Smisdom, B. De Clercq, W. Gillijns, O. A. Aktsipetrov, M. Ameloot, V. V. Moshchalkov, and T. Verbiest, Opt. Express 18(8), 8286 (2010).
  89. V. K. Valev, A. V. Silhanek, Y. Jeyaram, D. Denkova, B. De Clercq, V. Petkov, X. Zheng, V. Volskiy, W. Gillijns, G. A. E. Vandenbosch, O. A. Aktsipetrov, M. Ameloot, V. V. Moshchalkov, and T. Verbiest, Phys. Rev. Lett. 106, 226803 (2011).
  90. I. A. Kolmychek, K. A. Smirnov, E. I. Zhaboev, A. A. Dotsenko, N. S. Gusev, E. V. Skorokhodov, S. A. Gusev, V. B. Novikov, V. I. Panov, A. I. Maydykovskiy, and T. V. Murzina, Laser Phys. Lett. 22(1), 015401 (2024).
  91. I. A. Kolmychek, E. A. Mamonov, V. E. Bochenkov, and T. V. Murzina, Opti. Lett. 44 (22), 5473 (2019).

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025