Anomalous optical nonreciprocity in magnetic nanoisland arrays

Abstract

We study the phenomenon of optical nonreciprocity in multilayer systems of magnetic nanoislands [FeNi-AlO] . An anomalously large optical nonreciprocity was observed in these systems. The effect was manifested in nonequivalence of polarization plane rotation of reflected light for the sample in an initial position and rotated by [Formula: see text]. We assume that the super-vortex magnetization in the FeNi layers is responsible for the optical nonreciprocity effect. It was found that the value of nonreciprocity effect depends on the effective thickness of FeNi island layer and reaches a maximum with the super-vortex magnetization formation. The nonreciprocity magnitude is significantly higher than the values observed recently in systems of specially formed magnetic nanoparticles. Nonreciprocity magnitude is strongly dependent on interlayer interaction between nanoisland layers at large distances.

Эффект оптической невзаимности в многослойных наноостровковых системах на основе Bi

“…Перколяционный [6,16]. В качестве подложек использовались полированные пластины керамики (ситал), основным компонентом которой является TiO 2 (рутил [17]).…”

“…Величина этого эффекта порядка величины магнитооптического эффекта Керра (около 1−2 угловых минуты). Недавно в многослойных системах из магнитных наноостровов [FeNi−Al 2 O 3 ] 7 при комнатной температуре был обнаружен аномально большой (до 2 угловых градусов) по величине эффект оптической невзаимности [6], который, как было предположено, был связан с возникновением супервихревого типа намагниченности в многослойных магнитных наноостровковых системах [7][8][9]. Этот эф-фект пропадал в случае, когда пленки FeNi были сплошными.…”

“…Этот эф-фект пропадал в случае, когда пленки FeNi были сплошными. Отметим, что магнитные наноострова в данных структурах имеют практически круглую форму [6], поэтому эффект невзаимности не был связан с анизотропией геометрической формы островов. Также, в этих наноостровковых системах эффект невзаимности никак не зависел от приложенного внешнего магнитного поля вплоть до ∼ 1.5 T, в отличие от того, что наблюдалось, например, в наночастицах Со или CoFe специальной формы [3].…”

“…3 представлена зависимость ω(ϕ) для различных толщин слоев Bi. Можно видеть, что для структур, когда слои Bi являются островковыми и толщина диэлектрического слоя ∼ 3 nm, имеет место эффект оптической невзаимности, величина которого превышает 2, что превышает ω для магнитных островковых систем[6]. Проведенные исследования магнитооптического эффекта Керра показали, что данные структуры являются немагнитными.…”

Bismuth layer properties in the ultrathin Bi-FeNi multilayer films probed by spectroscopic ellipsometry

“…1(a)). The morphology and magnetic properties of a single-layer nanoisland FeNi film grown on the Sitall substrate were studied earlier [9][10][11]. Below the structural percolation transition at the nominal thickness of 1.5 -1.8 nm [12], the FeNi layer is discontinuous and consists of inhomogeneously distributed FM nanoislands having lateral sizes of 5 -30 nm and possessing giant magnetic moments of 10 3 -10 5 µ B (where µ B is the Bohr magneton).…”