Skip to main content
Erschienen in:

01.02.2024 | ELECTRICAL AND MAGNETIC PROPERTIES

Transverse Magneto-Optical Kerr Effect Enhancement in Si–Ni Nanogratings by Mie and Surface Lattice Resonances

verfasst von: K. A. Mamian, A. Yu. Frolov, V. V. Popov, A. A. Fedyanin

Erschienen in: Physics of Metals and Metallography | Ausgabe 2/2024

Einloggen

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche, um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config
loading …

Abstract

We demonstrate experimentally that a one-dimensional array of silicon nanowires periodically placed on a nickel substrate enhances the transverse magneto-optical Kerr effect (TMOKE) compared to a nickel film. The enhancement mechanism is associated with the excitation of two types of resonances: multipole Mie resonances in each nanowire and surface lattice resonances (SLRs) emerging from the periodic arrangement of the nanowires. The maximal TMOKE values reached up to 1.9 and 2.6% due to the excitation of SLR and a magnetic dipole resonance, respectively. When the SLR is excited, the spectral width of the TMOKE enhancement is narrower compared to the case of the magnetic dipole resonance.

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 102.000 Bücher
  • über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Wirtschaft"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 340 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Versicherung + Risiko




Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Maschinenbau + Werkstoffe




 

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Literatur
2.
Zurück zum Zitat G. S. Krinchik and V. A. Artem’ev, “Magneto-optical properties of Ni, Co, and Fe in the ultraviolet visible and infrared parts of the spectrum,” Sov. Phys. JETP, 1080–1085 (1968). G. S. Krinchik and V. A. Artem’ev, “Magneto-optical properties of Ni, Co, and Fe in the ultraviolet visible and infrared parts of the spectrum,” Sov. Phys. JETP, 1080–1085 (1968).
4.
Zurück zum Zitat G. Armelles, J. B. González-Díaz, A. García-Martín, J. M. García-Martín, A. Cebollada, M. U. González, S. Acimovic, J. Cesario, R. Quidant, and G. Badenes, “Localized surface plasmon resonance effects on the magneto-optical activity of continuous Au/Co/Au trilayers,” Opt. Express 16, 16104–16112 (2008). https://doi.org/10.1364/oe.16.016104CrossRefPubMed G. Armelles, J. B. González-Díaz, A. García-Martín, J. M. García-Martín, A. Cebollada, M. U. González, S. Acimovic, J. Cesario, R. Quidant, and G. Badenes, “Localized surface plasmon resonance effects on the magneto-optical activity of continuous Au/Co/Au trilayers,” Opt. Express 16, 16104–16112 (2008). https://​doi.​org/​10.​1364/​oe.​16.​016104CrossRefPubMed
5.
Zurück zum Zitat L. Wang, K. Yang, C. Clavero, A. J. Nelson, K. J. Carroll, E. E. Carpenter, and R. A. Lukaszew, “Localized surface plasmon resonance enhanced magneto-optical activity in core-shell Fe–Ag nanoparticles,” J. Appl. Phys. 107, 09B303 (2010). https://doi.org/10.1063/1.3355905 L. Wang, K. Yang, C. Clavero, A. J. Nelson, K. J. Carroll, E. E. Carpenter, and R. A. Lukaszew, “Localized surface plasmon resonance enhanced magneto-optical activity in core-shell Fe–Ag nanoparticles,” J. Appl. Phys. 107, 09B303 (2010). https://​doi.​org/​10.​1063/​1.​3355905
9.
11.
Zurück zum Zitat V. B. Novikov, A. M. Romashkina, D. A. Ezenkova, I. A. Rodionov, K. N. Afanasyev, A. V. Baryshev, and T. V. Murzina, “Surface plasmon driven enhancement of linear and nonlinear magneto-optical Kerr effects in bimetallic magnetoplasmonic crystals in conical diffraction,” Phys. Rev. B 105, 155408 (2022). https://doi.org/10.1103/physrevb.105.155408CrossRef V. B. Novikov, A. M. Romashkina, D. A. Ezenkova, I. A. Rodionov, K. N. Afanasyev, A. V. Baryshev, and T. V. Murzina, “Surface plasmon driven enhancement of linear and nonlinear magneto-optical Kerr effects in bimetallic magnetoplasmonic crystals in conical diffraction,” Phys. Rev. B 105, 155408 (2022). https://​doi.​org/​10.​1103/​physrevb.​105.​155408CrossRef
12.
Zurück zum Zitat A. R. Pomozov, A. L. Chekhov, I. A. Rodionov, A. S. Baburin, E. S. Lotkov, M. P. Temiryazeva, K. N. Afanasyev, A. V. Baryshev, and T. V. Murzina, “Two-dimensional high-quality Ag/Py magnetoplasmonic crystals,” Appl. Phys. Lett. 116, 013106 (2020). https://doi.org/10.1063/1.5135711CrossRef A. R. Pomozov, A. L. Chekhov, I. A. Rodionov, A. S. Baburin, E. S. Lotkov, M. P. Temiryazeva, K. N. Afanasyev, A. V. Baryshev, and T. V. Murzina, “Two-dimensional high-quality Ag/Py magnetoplasmonic crystals,” Appl. Phys. Lett. 116, 013106 (2020). https://​doi.​org/​10.​1063/​1.​5135711CrossRef
14.
Zurück zum Zitat M. A. Kiryanov, A. Yu. Frolov, I. A. Novikov, P. A. Kipp, P. K. Nurgalieva, V. V. Popov, A. A. Ezhov, T. V. Dolgova, and A. A. Fedyanin, “Surface profile-tailored magneto-optics in magnetoplasmonic crystals,” APL Photonics 7, 26104 (2022). https://doi.org/10.1063/5.0072698CrossRef M. A. Kiryanov, A. Yu. Frolov, I. A. Novikov, P. A. Kipp, P. K. Nurgalieva, V. V. Popov, A. A. Ezhov, T. V. Dolgova, and A. A. Fedyanin, “Surface profile-tailored magneto-optics in magnetoplasmonic crystals,” APL Photonics 7, 26104 (2022). https://​doi.​org/​10.​1063/​5.​0072698CrossRef
16.
Zurück zum Zitat S. A. Dyakov, I. M. Fradkin, N. A. Gippius, L. Klompmaker, F. Spitzer, E. Yalcin, I. A. Akimov, M. Bayer, D. A. Yavsin, S. I. Pavlov, A. B. Pevtsov, S. Y. Verbin, and S. G. Tikhodeev, “Wide-band enhancement of the transverse magneto-optical Kerr effect in magnetite-based plasmonic crystals,” Phys. Rev. B 100, 214411 (2019). https://doi.org/10.1103/physrevb.100.214411CrossRef S. A. Dyakov, I. M. Fradkin, N. A. Gippius, L. Klompmaker, F. Spitzer, E. Yalcin, I. A. Akimov, M. Bayer, D. A. Yavsin, S. I. Pavlov, A. B. Pevtsov, S. Y. Verbin, and S. G. Tikhodeev, “Wide-band enhancement of the transverse magneto-optical Kerr effect in magnetite-based plasmonic crystals,” Phys. Rev. B 100, 214411 (2019). https://​doi.​org/​10.​1103/​physrevb.​100.​214411CrossRef
17.
Zurück zum Zitat Q. Wang, H. Yao, Ye. Feng, X. Deng, B. Yang, D. Xiong, M. He, and W. Zhang, “Surface plasmon resonances boost the transverse magneto-optical Kerr effect in a CoFeB slab covered by a subwavelength gold grating for highly sensitive detectors,” Opt. Express 29, 10546–10555 (2021). https://doi.org/10.1364/oe.414749CrossRefPubMed Q. Wang, H. Yao, Ye. Feng, X. Deng, B. Yang, D. Xiong, M. He, and W. Zhang, “Surface plasmon resonances boost the transverse magneto-optical Kerr effect in a CoFeB slab covered by a subwavelength gold grating for highly sensitive detectors,” Opt. Express 29, 10546–10555 (2021). https://​doi.​org/​10.​1364/​oe.​414749CrossRefPubMed
19.
Zurück zum Zitat L. V. Panina, V. K. Belyaev, A. Anikin, A. Shumskaya, A. G. Kozlov, A. V. Ognev, A. Rogachev, I. Korol’kov, M. Zdorovets, A. Kozlovskii, and V. V. Rodionova, “Nanocomposites with magnetic core–gold shell structure for photothermia,” Phys. Met. Metallogr. 123, 1185–1192 (2022). https://doi.org/10.1134/s0031918x22601597CrossRef L. V. Panina, V. K. Belyaev, A. Anikin, A. Shumskaya, A. G. Kozlov, A. V. Ognev, A. Rogachev, I. Korol’kov, M. Zdorovets, A. Kozlovskii, and V. V. Rodionova, “Nanocomposites with magnetic core–gold shell structure for photothermia,” Phys. Met. Metallogr. 123, 1185–1192 (2022). https://​doi.​org/​10.​1134/​s0031918x2260159​7CrossRef
20.
23.
Zurück zum Zitat A. N. Kalish, R. S. Komarov, M. A. Kozhaev, V. G. Achanta, S. A. Dagesyan, A. N. Shaposhnikov, A. R. Prokopov, V. N. Berzhansky, A. K. Zvezdin, and V. I. Belotelov, “Magnetoplasmonic quasicrystals: An approach for multiband magneto-optical response,” Optica 5, 617–623 (2018). https://doi.org/10.1364/OPTICA.5.000617CrossRef A. N. Kalish, R. S. Komarov, M. A. Kozhaev, V. G. Achanta, S. A. Dagesyan, A. N. Shaposhnikov, A. R. Prokopov, V. N. Berzhansky, A. K. Zvezdin, and V. I. Belotelov, “Magnetoplasmonic quasicrystals: An approach for multiband magneto-optical response,” Optica 5, 617–623 (2018). https://​doi.​org/​10.​1364/​OPTICA.​5.​000617CrossRef
38.
Zurück zum Zitat Ansys Lumerical FDTD: Simulation of photonic components. https://www.ansys.com/products/photonics/fdtd. Ansys Lumerical FDTD: Simulation of photonic components. https://​www.​ansys.​com/​products/​photonics/​fdtd.​
41.
Zurück zum Zitat C. Rizal, M. G. Manera, D. O. Ignatyeva, J. R. Mejía-Salazar, R. Rella, V. I. Belotelov, F. Pineider, and N. Maccaferri, “Magnetophotonics for sensing and magnetometry toward industrial applications,” J. Appl. Phys. 130, 230901 (2021). https://doi.org/10.1063/5.0072884CrossRef C. Rizal, M. G. Manera, D. O. Ignatyeva, J. R. Mejía-Salazar, R. Rella, V. I. Belotelov, F. Pineider, and N. Maccaferri, “Magnetophotonics for sensing and magnetometry toward industrial applications,” J. Appl. Phys. 130, 230901 (2021). https://​doi.​org/​10.​1063/​5.​0072884CrossRef
46.
Zurück zum Zitat D. V. Murzin, A. Yu. Frolov, K. A. Mamian, V. K. Belyaev, A. A. Fedyanin, and V. V. Rodionova, “Low coercivity magnetoplasmonic crystal based on a thin permalloy film for magnetic field sensing applications,” Opt. Mater. Express 13, 171–178 (2023). https://doi.org/10.1364/ome.478112CrossRef D. V. Murzin, A. Yu. Frolov, K. A. Mamian, V. K. Belyaev, A. A. Fedyanin, and V. V. Rodionova, “Low coercivity magnetoplasmonic crystal based on a thin permalloy film for magnetic field sensing applications,” Opt. Mater. Express 13, 171–178 (2023). https://​doi.​org/​10.​1364/​ome.​478112CrossRef
Metadaten
Titel
Transverse Magneto-Optical Kerr Effect Enhancement in Si–Ni Nanogratings by Mie and Surface Lattice Resonances
verfasst von
K. A. Mamian
A. Yu. Frolov
V. V. Popov
A. A. Fedyanin
Publikationsdatum
01.02.2024
Verlag
Pleiades Publishing
Erschienen in
Physics of Metals and Metallography / Ausgabe 2/2024
Print ISSN: 0031-918X
Elektronische ISSN: 1555-6190
DOI
https://doi.org/10.1134/S0031918X23603074