Antiferromágneses rendeződés alacsony frekvenciás dinamikájának vizsgálata optikai spektroszkópiával
Antiferromágneses rendeződés alacsony frekvenciás dinamikájának vizsgálata optikai spektroszkópiával
Szász Bence, fizika BSc. hallgató
A modern szilárdtestfizikai kutatásokat az alaptudományi érdeklődésen túl a számítástechnikai alkalmazások lehetősége motiválja. A szigetelő mágnesekben kialakuló változatos rendeződési formák, ezen belül a kompenzált antiferromágneses rend elsősorban az adattárolás területén hasznosítható. Az antiferromágnesek alkalmazását számos előnyös tulajdonságuk (gyors dinamika, szórt mágneses terekkel szembeni robosztusság) ellenére néhány kihívás is nehezíti: a kis méretű, antiferromágnesesen rendezett tartományok (domének) detektálása és manipulálása kihívást jelent.
A TDK dolgozat keretében az alacsony hőmérsékleten (T < 33 K) könnyű síkú antiferromágneses rendeződést mutató egykristály, a SmFe3(BO3)4 optikai tulajdonságait tanulmányoztam. A polarizált transzmisszió kísérletek során elsősorban a kialakuló mágneses rend hatására a kristály alacsony frekvenciás abszorpció spektrumában megjelenő változásokra fókuszáltam. Az itt megjelenő, optikai úton gerjeszthető kollektív mágneses gerjesztések(spinhullámok, magnonok) érzékenyek a mágneses rend változására. Ezen rezonanciák hőmérsékletfüggését modern, időfelbontásos, impulzusüzemű terahertz spektrométerrel vizsgáltam. A mérési adatok kiértékeléséhez, az időfüggő transzmisszió jelből a dielektromos állandót és a mágneses abszorpció spektrumot meghatározó, Fourier-transzformációt végző programot fejlesztettem. A szükséges alacsony mintahőmérséklet elérését az optikai spektrométer fényútjához illeszkedő, kompakt méretű, nagy betekintési szögű kriosztáttal valósítottam meg, melyet a hűtési hatásfok javítása érdekében a konkrét mintamérethez és kísérleti geometriához igazodva optimalizáltam.
Az anyag mágnesesen rendezett fázisában, a terahertz abszorpció spektrumokban optikai úton gerjeszthető mágneses rezonanciákat észleltem, melyeket klasszikus átlagtér spinmodell alkalmazásával értelmeztem. Ezen felül, az időfelbontott transzmisszió adatsort felhasználva optikai úton meghatároztam a minta dielektromos állandójának hőmérsékletfüggését. A kísérleteket külső mágneses tér alkalmazása mellett is megismételtem, mely során a kialakuló, spontán szimmetriasértő antiferromágneses rend stabilitását tanulmányoztam.
