Investigation of magnetization dynamics in GaMnAs by ultrafast laser spectroscopy

Tesařová, Naďa

Studium dynamiky dynamiky magnetizace v GaMnAs pomocí ultrarychlé laserové spektroskopie

dc.contributor.advisor	Němec, Petr
dc.creator	Tesařová, Naďa
dc.date.accessioned	2018-11-30T13:02:01Z
dc.date.available	2018-11-30T13:02:01Z
dc.date.issued	2013
dc.identifier.uri	http://hdl.handle.net/20.500.11956/59393
dc.description.abstract	i Abstract: This doctoral thesis is dedicated to the study of magnetization dynamics in ferromagnetic semiconductor (Ga,Mn)As using magneto-optical (MO) spectroscopy methods. The character of the magnetization dynamics after the impact of the laser pulse was investigated under different experimental conditions in an extensive set of optimized (Ga,Mn)As samples with Mn doping ranging from 1.5% to 14%. The thorough analysis of the measured MO signal enabled us to develop a new method that can be used to determine the laser pulse-induced real-space magnetization trajectory without any numerical modelling. Moreover, the investigation of the measured MO signals allowed us to determine the basic micromagnetic properties of (Ga,Mn)As, such as the magnetic anisotropy, the Gilbert damping or the spin stiffness. In addition to this, we found out that the light-induced magnetization precession can be caused by three distinct mechanisms - the sample heating due to the energy transfer from the laser pulses, the angular momentum transfer from the circularly polarized photons, and the influence of the non-equilibrium hole polarization induced by the relativistic spin-orbit interaction. The first of these mechanisms is rather well known but the two remaining ones, which are the optical analogues of the spin-transfer torque...	en_US
dc.description.abstract	Tato doktorská práce se zabývá studiem dynamik magnetizace ve feromagnetickém polovodiči (Ga,Mn)As pomocí metod magneto-optické (MO) spektroskopie. Charakter dynamik magnetizace po dopadu laserového pulzu byl zkoumán za různých experimentálních podmínek na široké sadě optimalizovaných vzorků (Ga,Mn)As obsahujících koncentraci Mn atomů v rozmezí od 1,5% do 14%. Díky důkladné analýze měřených MO signálů se nám podařilo vyvinout novou metodu, která umožňuje určit laserovým pulsem vyvolanou trajektorii magnetizace v reálném prostoru bez nutnosti jakéhokoliv numerického modelování. Studium naměřených MO signálů nám také umožnilo určit základní mikromagnetické vlastnosti (Ga,Mn)As, jakými jsou například magnetická anizotropie, Gilbertův faktor tlumení, nebo tzv. spin stiffness. Dále jsme zjistili, že světlem vyvolaná precese magnetizace může mít tři různé příčiny - zahřátí vzorku vlivem přenosu energie z laserových pulzů, přenos úhlového momentu hybnosti z kruhově polarizovaných fotonů a působení nerovnovážné spinové polarizace děr vyvolané relativistickou spin-orbitální interakcí. Zatímco první z těchto mechanizmů je dobře znám, ty dva zbývající mechanismy, které odpovídají optické analogii "spin trasfer torque" a "spin-orbit torque", zatím nebyly v literatuře popsány.	cs_CZ
dc.language	English	cs_CZ
dc.language.iso	en_US
dc.publisher	Univerzita Karlova, Matematicko-fyzikální fakulta	cs_CZ
dc.subject	magnetic semiconductor (Ga,Mn)As	en_US
dc.subject	magnetization dynamics	en_US
dc.subject	ultrafast laser spectroscopy	en_US
dc.subject	magneto-optics	en_US
dc.subject	magnetický polovodič (Ga,Mn)As	cs_CZ
dc.subject	dynamika magnetizace	cs_CZ
dc.subject	ultrarychlá laserová spektroskopie	cs_CZ
dc.subject	magneto-optika	cs_CZ
dc.title	Investigation of magnetization dynamics in GaMnAs by ultrafast laser spectroscopy	en_US
dc.type	dizertační práce	cs_CZ
dcterms.created	2013
dcterms.dateAccepted	2013-02-28
dc.description.department	Katedra chemické fyziky a optiky	cs_CZ
dc.description.department	Department of Chemical Physics and Optics	en_US
dc.description.faculty	Faculty of Mathematics and Physics	en_US
dc.description.faculty	Matematicko-fyzikální fakulta	cs_CZ
dc.identifier.repId	61704
dc.title.translated	Studium dynamiky dynamiky magnetizace v GaMnAs pomocí ultrarychlé laserové spektroskopie	cs_CZ
dc.contributor.referee	Ferguson, Andrew
dc.contributor.referee	Antoš, Roman
dc.identifier.aleph	001580543
thesis.degree.name	Ph.D.
thesis.degree.level	doktorské	cs_CZ
thesis.degree.discipline	Kvantová optika a optoelektronika	cs_CZ
thesis.degree.discipline	Quantum Optics and Optoelectronics	en_US
thesis.degree.program	Physics	en_US
thesis.degree.program	Fyzika	cs_CZ
uk.thesis.type	dizertační práce	cs_CZ
uk.taxonomy.organization-cs	Matematicko-fyzikální fakulta::Katedra chemické fyziky a optiky	cs_CZ
uk.taxonomy.organization-en	Faculty of Mathematics and Physics::Department of Chemical Physics and Optics	en_US
uk.faculty-name.cs	Matematicko-fyzikální fakulta	cs_CZ
uk.faculty-name.en	Faculty of Mathematics and Physics	en_US
uk.faculty-abbr.cs	MFF	cs_CZ
uk.degree-discipline.cs	Kvantová optika a optoelektronika	cs_CZ
uk.degree-discipline.en	Quantum Optics and Optoelectronics	en_US
uk.degree-program.cs	Fyzika	cs_CZ
uk.degree-program.en	Physics	en_US
thesis.grade.cs	Prospěl/a	cs_CZ
thesis.grade.en	Pass	en_US
uk.abstract.cs	Tato doktorská práce se zabývá studiem dynamik magnetizace ve feromagnetickém polovodiči (Ga,Mn)As pomocí metod magneto-optické (MO) spektroskopie. Charakter dynamik magnetizace po dopadu laserového pulzu byl zkoumán za různých experimentálních podmínek na široké sadě optimalizovaných vzorků (Ga,Mn)As obsahujících koncentraci Mn atomů v rozmezí od 1,5% do 14%. Díky důkladné analýze měřených MO signálů se nám podařilo vyvinout novou metodu, která umožňuje určit laserovým pulsem vyvolanou trajektorii magnetizace v reálném prostoru bez nutnosti jakéhokoliv numerického modelování. Studium naměřených MO signálů nám také umožnilo určit základní mikromagnetické vlastnosti (Ga,Mn)As, jakými jsou například magnetická anizotropie, Gilbertův faktor tlumení, nebo tzv. spin stiffness. Dále jsme zjistili, že světlem vyvolaná precese magnetizace může mít tři různé příčiny - zahřátí vzorku vlivem přenosu energie z laserových pulzů, přenos úhlového momentu hybnosti z kruhově polarizovaných fotonů a působení nerovnovážné spinové polarizace děr vyvolané relativistickou spin-orbitální interakcí. Zatímco první z těchto mechanizmů je dobře znám, ty dva zbývající mechanismy, které odpovídají optické analogii "spin trasfer torque" a "spin-orbit torque", zatím nebyly v literatuře popsány.	cs_CZ
uk.abstract.en	i Abstract: This doctoral thesis is dedicated to the study of magnetization dynamics in ferromagnetic semiconductor (Ga,Mn)As using magneto-optical (MO) spectroscopy methods. The character of the magnetization dynamics after the impact of the laser pulse was investigated under different experimental conditions in an extensive set of optimized (Ga,Mn)As samples with Mn doping ranging from 1.5% to 14%. The thorough analysis of the measured MO signal enabled us to develop a new method that can be used to determine the laser pulse-induced real-space magnetization trajectory without any numerical modelling. Moreover, the investigation of the measured MO signals allowed us to determine the basic micromagnetic properties of (Ga,Mn)As, such as the magnetic anisotropy, the Gilbert damping or the spin stiffness. In addition to this, we found out that the light-induced magnetization precession can be caused by three distinct mechanisms - the sample heating due to the energy transfer from the laser pulses, the angular momentum transfer from the circularly polarized photons, and the influence of the non-equilibrium hole polarization induced by the relativistic spin-orbit interaction. The first of these mechanisms is rather well known but the two remaining ones, which are the optical analogues of the spin-transfer torque...	en_US
uk.file-availability	V
uk.publication.place	Praha	cs_CZ
uk.grantor	Univerzita Karlova, Matematicko-fyzikální fakulta, Katedra chemické fyziky a optiky	cs_CZ
thesis.grade.code	P
dc.identifier.lisID	990015805430106986