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 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

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».