Стрейн-магнитооптика – новый физический механизм модуляции ИК-излучения в ферромагнитных шпинелях

К настоящему времени в магнитных полупроводниках определены основные механизмы,формирующие спектры магнитоотражения (МО) и магнитопоглощения (МП) света в видимом иинфракрасном (ИК) диапазоне [1,2]. Важно, что магнитооптические (МО) эффекты в естественномсвете в ИК-диапазоне могут быть даже больше гиротропных эффектов [2]. Известны механизмымодуляции поляризованного света в видимой области, связанные с магнитоупругими деформациямив магнетиках. В то же время, отсутствуют исследования влияния магнитоупругих деформаций напоглощение ИК-излучения в магнитострикционных материалах – объектах стрейнтроники [3].В данной работе изучены ИК-спектры отражения и поглощения естественного света дляферримагнитной феррит-шпинели CoFe2O4, обладающей гигантскими значениями магнитострикции(l/l=650∙10-6) в магнитном поле. Монокристаллы CoFe2O4 (ТС=812 К) были выращены методомбестигельной зонной плавки с радиационным нагревом. Для измерений были использованы пластиныс плоскостью (001) толщиной 200-400 мкм.В результате исследований монокристаллов CoFe2O4 было обнаружено, что внешнее магнитноеполе приводит к появлению заметных эффектов МО до 4 % и МП до 20 % в широкой спектральнойобласти от 1 мкм до 30 мкм в поле 2-3 кЭ [4]. Величина эффектов и форма спектров зависит отвзаимной ориентации магнитного поля и кристаллографических осей кристалла [5,6]. Впервые былаполучена корреляция температурных и полевых зависимостей МП и МО с магнитострикциеймонокристалла CoFe2O4. Оценка вкладов только магниторефрактивного эффекта и эффекта Фарадеяне позволяет объяснить наблюдаемую величину МО эффектов. Наибольшей величины МП и МОдостигают вблизи края поглощения (Eg=1.18 эВ) и в области примесных полос поглощения.Теоретические оценки показывают, что влияние магнитного поля на оптические свойства CoFe2O4является непрямым: магнитное поле вследствие магнитострикции приводит к деформации решетки, ата, в свою очередь, приводит к изменению электронной структуры феррита и, как следствие,спектров отражения и пропускания света [5].Таким образом, в работе обнаружен новый эффективный механизм модуляции ИК-излучения вферрите, связанный с деформационно-наведенными эффектами. Большая величина МО эффектовпозволяет рекомендовать феррит для использования в качестве функционального материала присоздании оптоэлектронных устройств. Новая область стрейнтроники, связанная с МО эффектами вмагнитострикционных материалах, названа стрейн-магнитооптикой.