Euroopiumi halkogeniidid magne e tiliste ja magneto-optiliste mälukeskkondadena .

1. Euroopiumi halkogeniidid magneetiliste ja magneto-optiliste mälukeskkondadena . Jevgeni Šablonin

2. 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)

3. Struktuursed ja magneetilised omadused • Eu3+ ei ole magneetiline, Eu2+ aga on • NaCl struktuur

4. Struktuursed ja magneetilised omadused

5. Struktuursed ja magneetilised omadused EuSe spinn-struktuuri faasidiagramm 1 Oe = 1000/(4π) A/m ~79,577 A/m

6. 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)

7. Elektronkate struktuur

8. 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.

9. Magneto-optilised omadused. Faraday efekt Cotton-Mouton efekt • Kerr efekt • polar • longitudinal • transverse

10. 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.

11. Magneto-optilised omadused. EuSe Faraday pöörde sõltuvus rakendatud magnetvälja tugevusest.

12. Magneto-optilised omadused. EuX kilede neeldumiskõverad seadmete jaoks sobivas lainepikkuste vahemikus

13. Magneto-optilised omadused. EuSe monokristalli magneetiline ringdikroism (157 μm) @ 4,2 K

14. Magneto-optilised omadused. Sama objekti lineaarne ringdikroism

15. Magneto-optilised omadused. Faraday pööre (F) ja dikroism (D) EuS juhul @ 8 K

16. 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.

17. Rakendused • Magneto-optiline infosalvestamine omab eeliseid võrreldes tavalise magnetsalvestusega. • Minimaalne biti pikkus magnetpea kasutamisel on • Optilise mälu puhul paljud mehaanilised probleemid (lugemispea ja kile kulumine) on kõrvaldatud, pinna sileduse ja oksüdeerimise probleemid muutuvad väham tähtsateks.

18. Rakendused Üks esimisi magneto-optilisi seadmeid Fe-dopeeridud EuO põhjal. Signaal-müra suhe 25:1 Biti suurus 200 μm² Lugemiskiirus 2 Mb/s

19. Rakendused Seade müravoolud

20. Rakendused • 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

21. Rakendused Spintronics

22. 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