Magneto-structural couplings and electronic structure in thin films of complex magnetic oxides studied by optical methods

Abstract

The evolution of electronic transitions in a series of La2/3Sr1/3MnO3 (LSMO) thin films of thicknesses ranging 5-100 nm was studied using the Lorentz classical theory and semi-classical theory of magneto-optical transitions. The results showed systematic changes corresponding to the relaxation of epi- taxial strain within the thin film with increasing thickness. LSMO/PMN- PT(011) and LSMO/PMN-PT(001) thin films were investigated by means of spectroscopic ellipsometry and magneto-optical spectroscopy. Their magneto- optical properties were modulated by applying voltage to the piezoelectric substrate and thus dynamically straining the thin films. An analogous analy- sis of electronic levels was performed showing that the changes in magneto- optical properties were mainly caused by changes in magnetisation. Lastly, the magneto-optical properties of SrRuO3 thin films grown on a vicinal and non-vicinal SrTiO3 substrate were analysed at different temperatures span- ning 120-80 K. Investigated samples exhibited standard ferromagnetic beha- viour. Changes in magnetic anisotropy of the thin films were observed with decreasing temperature.

Evoluce elektronových přechodů v sérii tenkých vrstev La2/3Sr1/3MnO3 (LSMO) o tloušťkách v rozmezí 5-100 nm byla studována pomocí Lorentzovy klasické teorie a semi-klasické teorie magnetooptických přechodů. Výsledky ukázaly systematické změny odpovídající relaxaci epitaxiálního pnutí v tenké vrstvě s rostoucí tloušťkou. Tenké vrstvy LSMO/PMN-PT(011) a LSMO/PMN- PT(001) byly zkoumány pomocí spektroskopické elipsometrie a magnetoop- tické spektroskopie. Jejich magnetooptické vlastnosti byly modulovány apli- kací napětí na piezoelektrický substrát, čímž bylo dosaženo dynamického pnutí tenkých vrstev. Analogická analýza elektronových hladin byla pro- vedena, přičemž bylo zjištěno, že změny magnetooptických vlastností byly způsobeny především změnami magnetizace. Nakonec byly magnetooptické vlastnosti tenkých vrstev SrRuO3, narostlých na SrTiO3 bez úkosu a s úko- sem ∼1◦ , analyzovány při různých teplotách v rozmezí 120-80 K. Zkoumané vzorky vykazovaly standardní feromagnetické chování. Se snižující se teplo- tou byly pozorovány změny v magnetické anizotropii tenkých vrstev.