Hiện tượng plasmonic phụ thuộc spin của các hạt nano cô-ban trong các màng mỏng CO-AG VÀ CO-AL2O3

Để nghiên cứu hiện tượng plasmon phụ thuộc spin, bài viết đã thiết lập hệ đo quang-từ nhằm khảo sát sự phụ thuộc của hệ số truyền qua vào bước sóng của ánh sáng kích thích, vào độ lớn và hướng của từ trường ngoài.

ISSN 2354-0575 ISSN 2354-0575 HIỆN TƯỢNG PLASMONIC PHỤ THUỘC SPIN CỦA CÁC HẠT NANO CÔ-BAN TRONG CÁC MÀNG MỎNG CO-AG VÀ CO-AL2O3 Giáp Văn Cường 1*, Nguyễn Anh Tuấn2 Khoa Khoa học Cơ bản, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên Viện Đào tạo Quốc tế Khoa học Vật liệu (ITISM), Đại học Bách khoa Hà Nội * Email: cuonggiapvan@gmail.com; Phone: 0983351804 Ngày tòa soạn nhận báo: 15/11/2019 Ngày phản biện đánh giá sửa chữa: 13/12/2019 Ngày báo duyệt đăng: 21/12/2019 Tóm tắt: Hiện tượng plasmonic nghiên cứu từ lâu giới [1-8] Tuy nhiên, số lượng cơng trình nghiên cứu tượng plasmonic phụ thuộc spin (spin-plasmonic) tương đối hạn chế [9, 10] Do đó, tượng plasmonic phụ thuộc spin mà báo nghiên cứu mẻ Đó tượng vật lý phản ánh tương tác photon-spin, photon-magnon thông qua nghiên cứu tính chất quang phụ thuộc từ trường hệ hạt nano từ tính thực hệ hạt sắt từ nano Co báo Về thực nghiệm, tác giả sử dụng hai phương pháp ph n xạ cao t n bốc bay n ch n kh ng đ chế tạo m u màng m ng dạng hạt Co- g Co-Al2O3 Ph truyền qua/phản xạ màng m ng từ dạng hạt nano Co-Ag Co-Al2O3 có bi u bị điều biến rõ rệt chất từ tính nano vật liệu, cụ th đ y chất sắt từ hạt nano Co, phụ thuộc vào tỉ lệ thành ph n sắt từ có màng m ng, cịn chịu tác động từ trường Những đặc trưng quang-từ nano ghi nhận có th gián tiếp phản ánh ph n tính chất spinplasmonic, có chất tương tác spin-photon Từ khóa: spinplasmonics, plasmonics, hạt nano Mở đầu Hệ màng mỏng Co-Ag nghiên cứu biết đến qua hiệu ứng bơm spin [11], từ điện trở khổng lồ [12] Vật liệu mà hạt kim loại sắt từ nano phân bố cách điện, màng mỏng Co-Al2O3, gây nhiều ý tính chất dẫn điện, tính chất quang tính chất từ chúng [13] Tuy nhiên, cơng trình nghiên cứu tính chất quang, đặc biệt tính chất quang liên quan đến tượng plasmon bề mặt tương đối hạn chế Trong báo này, tác giả tiến hành nghiên cứu tượng truyền qua phản xạ màng mỏng từ có cấu trúc dạng hạt nano Co-Ag Co-Al2O3, với tỷ lệ thành phần sắt từ (Co) khác khơng có có tác dụng từ trường ngồi, ánh sáng đơn sắc có bước sóng thay đổi vùng nhìn thấy, 350 nm <  < 800 nm Các bước sóng lớn nhiều so với kích thước hạt Co, khoảng vài chục nanomét [14] Điều hy vọng thực kích thích plasmon bề mặt hạt nano Co, quan sát thấy biểu tính chất quang có nguồn gốc liên quan đến plasmon từ [14] Thực nghiệm Để nghiên cứu tượng plasmon phụ thuộc spin, thiết lập hệ đo quang-từ nhằm khảo sát phụ thuộc hệ số truyền qua vào bước sóng ánh sáng kích thích, vào độ lớn hướng từ trường tác dụng lên mẫu Hình 1a + (1) nguồn sáng trắng (ở tác giả sử dụng đèn dây tóc 12 V-20 W); (2) thấu kính hội tụ; (3) hệ tán sắc; (4) chopper có tác dụng biến chùm sáng thành tín hiệu dạng xung; (5) kính phân cực; (5’) kính phân cực đặt phía sau mẫu có tác dụng hiệu Khoa học & Công nghệ - Số 24/ Tháng 12 – 2019 Jornal of Science and technology 33 24| Khoa học & Công nghệ - Số 24/ Tháng 12 – 2019 Jornal of Science and technology ISSN 2354-0575 ISSN 2354-0575 chỉnh lại quay vectơ phân cực hiệu ứng từ-quang thông thường (như tượng Kerr Faraday); (6) mẫu màng mỏng đặt từ trường gây nam châm (7); Nam châm nam châm vĩnh cửu nam châm điện, độ lớn cường độ từ trường thay đổi việc thay đổi độ lớn cường độ dòng điện chạy qua cuộn dây nam châm điện điều chỉnh khoảng cách hai cực nam châm vĩnh cửu; (8) đầu thu tín hiệu (detector) (9) thiết bị Lock-in + Đối với hệ khảo sát truyền qua ánh sáng Laser He-Ne, phận từ (1) đến (4) thay nguồn Laser + Nam châm quay từ đến 45o nhằm mục đích khảo sát phụ thuộc vào hướng từ trường Trong thực tế, khảo sát hệ số truyền qua màng mỏng Co-Ag tương đối khó khăn tính chất phản xạ Ag màng Chúng cải tiến hệ đo nhằm khảo sát phụ thuộc hệ số phản xạ, sơ đồ khối Hình 1b (a) sóng ánh sáng từ trường + (1) nguồn sáng trắng (ở tác giả sử dụng đèn dây tóc 12 V-20 W); (2) hệ tán sắc; (3) chopper có tác dụng biến chùm sáng thành tín hiệu dạng xung; (4) kính phân cực; (4’) kính phân cực đặt phía sau mẫu có tác dụng hiệu chỉnh lại quay vectơ phân cực hiệu ứng từ-quang thông thường (như tượng Kerr Faraday); (5) mẫu màng mỏng đặt từ trường gây nam châm (6); Nam châm nam châm vĩnh cửu nam châm điện, độ lớn cường độ từ trường thay đổi việc thay đổi cường độ dòng điện chạy qua cuộn dây nam châm điều chỉnh khoảng cách hai cực nam châm vĩnh cửu; (7) gương phẳng; (8) đầu thu tín hiệu (detector) Kết đo Đặc điểm dễ nhận thấy đồ thị Hình ứng với 470 nm< 