磁有序材料的太赫兹时域光谱研究

【摘要】太赫兹（THz）波，又称为远红外波或亚毫米波，是处于微波与红外波之间的电磁波。近年来随着太赫兹技术的不断发展，太赫兹科学逐渐在通信、成像、安全等领域呈现出非常广阔的应用前景。太赫兹的不断发展为人们研究光与物质相互作用提供了有效地工具。磁有序材料的超快动力学研究已经成为材料物理研究的热点，促进了自旋电子学的发展。本论文基于太赫兹时域光谱技术，选取钙钛矿、磁铅石以及纤锌矿三种不同类型的磁有序材料作为研究对象，从逆法拉第效应、自旋相干控制、吸收系数以及折射率等问题入手，开展了以下工作：1、利用THz脉冲的磁场分量，研究了倾角反铁磁RFeO3(R=Y,Dy和Pr)晶体中的自旋极化波的激发和色散等特性；利用THz脉冲的磁场分量与晶体的磁共振吸收，实现了DyFeO3等晶体中的准铁磁和准反铁磁模式的THz相干控制。2、利用THz-TDS研究了磁有序材料——钡铁氧体以及Al掺杂钡铁氧体的THz光谱、吸收系数以及折射率。结果表明，对于磁有序材料样品钡铁氧体，退火温度对钡铁氧体的吸收曲线和折射率有影响，在0-1.2THz波段内，不同退火温度的钡铁氧体样品的吸收曲线均随着频率的增大而增大，不同退火温度钡铁氧体的折射率均随着频率的增大而缓慢减小，且钡铁氧体样品的折射率随着退火温度的升高而变大。对于Al掺杂钡铁氧体而言，在0-1.2THz频域内，样品在1000℃和1100℃退火的吸收系数谱线在0.67THz处有较明显的吸收，在吸收峰(0.67THz)附近，样品的折射率随频率的增大而略有减小，呈现出反常色散特性。我们认为，在0-1.2THz频域内，Al的掺杂改变了钡铁氧体的晶格结构，Al的掺杂降低了钡铁氧体对THz波的吸收的同时也减小了钡铁氧体的折射率。3、利用THz-TDS研究了ZnO单晶、ZnO块材和Mg掺杂ZnO块材的THz光谱、吸收系数以及折射率。结果表明，Mg的掺杂提高了氧化锌的吸收系数，而降低了其折射率，在0.2-2.0THz频域内，ZnO块材和Mg掺杂ZnO块材相比较ZnO单晶具有相似的介电特性，并用横向光学声子模型对现象进行了解释。
【作者】岳中岳；
【导师】马国宏；
【作者基本信息】上海大学，无线电物理，2014，博士
【关键词】自旋极化；飞秒激光脉冲；太赫兹；逆法拉第效应；相干控制；吸收系数；折射率；

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