Journal of Communications Technology and ElectronicsJournal of Communications Technology and ElectronicsРадиотехника и электроника0033-84943034-5901The Russian Academy of Sciences69201410.7868/S3034590125070097НАНОЭЛЕКТРОНИКАResearch ArticleMagneto-optical properties of the BiIG/GGG/SiO2 heterostructure around the magnetic compensation pointМагнитооптические свойства гетероструктуры BiIG/GGG/SiO2 в окрестности точки компенсации магнитного моментаFedorovA. S.ФедоровА. С.fedorov_a_s@inbox.ruNikitovS. A.НикитовС. А.LogunovM. V.ЛогуновМ. В.Kotelnikov Institute of Radioengineering and Electronics RASИнститут радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАНMoscow Institute of Physics and Technology (National Research University)Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)National Research University Higher School of EconomicsНациональный исследовательский университет «Высшая школа экономики»15072025707VOL 70, NO7 (2025)ТОМ 70, №7 (2025)69569904102025Copyright ©; 2025, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2025, Российская академия наук2025Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://innoscience.ru/0033-8494/article/view/692014

The results of Faraday effect and magnetic circular dichroism study in BiIG/GGG/SiO2 heterostructure are presented. The heterostructure consists of nanometer-thick layers of Bi3Fe5O12 (BiIG) iron garnet and Gd3Ga5O12 (GGG) paramagnetic garnet synthesized on SiO2 quartz substrate. It is shown that a magnetic compensation point arises in the BiIG layer due to ion diffusion at the BiIG/GGG interface. The specific features of diamagnetic transitions, caused by the presence of Fe3+ ions in different sublattices of the iron garnet and responsible for magneto-optical effects, are investigated around the magnetic compensation point. A sharp change in the energy of diamagnetic transitions is observed across the compensation point.

Приведены результаты исследования эффекта Фарадея и магнитного циркулярного дихроизма в гетероструктуре BiIG/GGG/SiO2, состоящей из слоев нанометровых толщин феррита-граната Bi3Fe5O12 (BiIG) и парамагнитного граната Gd3Ga5O12 (GGG), синтезированных на кварцевой подложке SiO2. Показано, что из-за диффузии ионов на интерфейсе BiIG/GGG в слое BiIG возникает точка компенсации магнитного момента ферримагнетика. Исследованы особенности диамагнитных переходов, обусловленных нахождением ионов Fe3+ в различные подрешетки феррита-граната и ответственных за магнитооптические эффекты, в окрестности точки компенсации магнитного момента. Обнаружено скачкообразное изменение энергии диамагнитных переходов при переходе через точку компенсации.

iron garnetheterostructureFaraday effectmagnetic circular dichroismdiamagnetic transitionsmagnetic compensation pointферрит-гранатгетероструктураэффект Фарадеямагнитный циркулярный дихроизмдиамагнитные переходыкомпенсация магнитного моментаZvezdin A.K., Kotov V.A. Modern Magnetooptics and Magnetooptical Materials. Bristol: Inst. Phys. Publ., 1997.Deb M., Popova E., Fouchet A., Keller N. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2012. V. 45. № 45. P. 455001.Levy M., Borovkova O.V., Sheidler C., et al. // Optica. 2019. V. 6. № 5. P. 642.Bi L., Hu J., Jiang P., et al. // Materials. 2013. V. 6. № 11. P. 5094.Pintus P., Ranzani L., Pinna S., et al. // Nature Electronics. 2022. V. 5. № 9. P. 604.Adachi N., Denysenkov V.P., Khartsev S.I. et al. // J. Appl. Phys. 2000. V. 88. № 5. P. 2734.Levy M., Chakravarty A., Huang H.-C., Osgood R.M. // Appl. Phys. Lett. 2015. V. 107. № 1. P. 011104.Балабанов Д.Е., Котов В.А., Шавров В.Г. и др. // РЭ. 2017. Т. 62. № 1. С. 70.Zhang T., Yang Y., Wu D., et al. // Optical Materials Express. 2024. V. 14. № 3. P. 767.Lutsev L.V., Dubovoy V.A., Stognij A.I. et al. // J. Appl. Phys. 2020. V. 127. № 18. P. 183903.Sharko S.A., Serokurova A.I., Novitskii N.N. et al. // Ceramics. 2023. V. 6. P. 1415–1433.Logunov M.V., Safonov S.S., Fedorov A.S., et al. // Phys. Rev. Appl. 2021. V. 15. № 6. P. 064024.Kim S.K., Beach G.S.D., Lee K.-J., et al. // Nature Materials. 2022. V. 21. № 1. P. 24.Дровосеков А.Б., Холин Д.И., Крейнес Н.М. // Письма в ЖЭТФ. 2020. Т. 131. № 1. С. 149.Zhang T., Yang Y., Wu D. et al. // Optical Materials Express. 2024. V. 14. № 3. P. 767.Dionne. G.F. Magnetic Oxides. Boston: Springer US, 2009.Dionne G.F., Allen G.A. // J. Appl. Phys. 1993. V. 73. № 10. P. 6127.Levallois J., Nedoliuk I.O., Crassee I., Kuzmenko A.B. // Rev. Scientific Instruments. 2015. V. 86. № 3. P. 033906.Ветошко П.М., Бержанский В.Н., Полулях С.Н. и др. // РЭ. 2023. Т. 68. № 4. С. 391.