Magneto-optical effects in nanostructures with reduced symmetry

Abstract

Theoretical part of this bachelor thesis is focused to the theoretical description of magneto-optical effects in reflection from structures with reduced symmetry. Using Yeh's matrix formalism, the appropriate formulae for the magneto-optical effect from semi-infinite orthorombic crystal is derived. The sensitivity of quadratic magneto-optical effects to crystal symmetry can be used for study of symmetries of the structures. Experimental part is focused on characterization of layers consisting of the ferromagnetic Co and Fe nanoparticles embedded in SiO$_2$ matrix. Magnetic properties were measured using longitudinal magneto-optical Kerr effect. Magneto-optical hysteresis loop measurements show differences between Fe particular film with strong in-plane uniaxial anisotropy and Co one, which is almost isotropic. Nanoparticular film thicknesses and volume fractions of particles were obtained using spectroscopic ellipsometry. Ellipsometric data were fitted to the model based on the Bruggeman effective medium approximation.

Teoretická část bakalářské práce je zaměřena na teoretický popis magnetooptických jevů ve strukturách se sníženou symetrií. Užitím Yehového maticového formalismu je odvozen přibližný vztah pro výpočet komplexního magnetooptického úhlu od polonekon- ečného ortorombického krystalu. Citlivost kvadratických jevů na symmetrii krystalu může být využita ke studiu symmetrií ve strukturách. Experimentální část je zaměřena na charakterizaci vrstev, které se skládají z feromagnetických Fe a Co nanočástic v prosteředí SiO$_2$. Magnetické vlastnosti byly měřeny s využitím longitudinálního magnetooptického Kerrova jevu. Z měření magnetooptických hysterezních smyček vyplývá rozdíl mezi Fe nanočásticovou vrstvou se silnou in-plane jednoosou anizotropií a téměř izotropní Co vrstvou. Tloušťky vrstev a objemový podíl částic byly stanoveny s využitím spektroskopické elipsometrie. Elipsometrická data byla fitována modelem efektivního prostředí.