We report on the measurement of transverse Kerr effect in a diluted magnetic semiconductor Ga1−xMnxAs in visible and near infra-red spectral ranges. The relative change of reflectivity upon the change of the magnetization orientation is as large as 2%, the same order of magnitude as the response of ferromagnetic metals in the visible light. The experimental data are modeled by theoretical calculations, showing a very good match between the theory and the experiment. We further use the theoretical model in order to predict nonreciprocal losses in a planar waveguide. The predicted nonreciprocal losses are an order of magnitude larger as compared to devices with a Co/Fe ferromagnetic layer reported so far.
References
1.
R.
Schäffer
, “Investigation of domains and dynamics of domain walls by the magneto-optical Kerr-effect
,” in Handbook of Magnetism and Advanced Magnetic Materials
, edited by H.
Kronmuller
and S.
Parkin
(John Wiley & Sons
, 2007
), Vol. 3
, p. 2
.2.
A. K.
Zvezdin
and V. A.
Kotov
, Modern Magneto-Optics and Magneto-Optical Materials
(IOP Publishing
, Bristol
, 1997
), Chap. 3.4.3.3.
M. E.
Brubaker
, E. R.
Moog
, C. H.
Showers
, J.
Zak
, and S. D.
Bader
, J. Magn. Magn. Mater.
103
, L7
(1992
).4.
M.
Tejedor
, A.
Fernández
, and M. A.
Cardeira
, Rev. Sci. Instrum.
69
, 4000
(1998
).5.
C.
Dehesa-Martínez
, L.
Blanco-Gutierrez
, M.
Vélez
, J.
Díaz
, L. M.
Alvarez-Prado
, and J. M.
Alameda
, Phys. Rev. B
64
, 024417
(2001
).6.
C.
Penfold
, R. T.
Collins
, A. P. B.
Tufaile
, and Y.
Souche
, J. Magn. Magn. Mater.
242–245
, 964
(2002
).7.
D. A.
Allwood
, P. R.
Seem
, S.
Basu
, P. W.
Fry
, U. J.
Gibson
, and R. P.
Cowburn
, Appl. Phys. Lett.
92
, 072503
(2008
).8.
A.
Lehnert
, P.
Buluschek
, N.
Weiss
, J.
Giesecke
, M.
Treier
, S.
Rusponi
, and H.
Brune
, Rev. Sci. Instrum.
80
, 023902
(2009
).9.
H.
Shimizu
, S.
Umetsu
, and T.
Kaihara
, Jpn. J. Appl. Phys., Part 1
52
, 028006
(2013
).10.
L.
Halagačka
, M.
Vanwolleghem
, K.
Postava
, B.
Dagens
, and J.
Pištora
, Opt. Express
21
, 21741
(2013
).11.
I. S.
Maksymov
, J.
Hutomo
, and M.
Kostylev
, Opt. Express
22
, 8720
(2014
).12.
Y.
Souche
, V.
Novosad
, B.
Pannetier
, and O.
Geoffroy
, J. Magn. Magn. Mater.
177–181
, 1277
(1998
).13.
W.
Zaets
and K.
Ando
, IEEE Photonics Technol. Lett.
11
, 1012
(1999
).14.
W. V.
Parys
, B.
Moeyersoon
, D. V.
Thourhout
, R.
Baets
, M.
Vanwolleghem
, B.
Dagens
, J.
Decobert
, O. L.
Gouezigou
, D.
Make
, R.
Vanheertum
, and L.
Lagae
, Appl. Phys. Lett.
88
, 071115
(2006
).15.
T.
Amemiya
, H.
Shimizu
, P. N.
Hai
, M.
Yokoyama
, M.
Tanaka
, and Y.
Nakano
, Jpn. J. Appl. Phys., Part 1
46
, 205
(2007
).16.
H.
Shimizu
, S.
Goto
, and T.
Mori
, Appl. Phys. Express
3
, 072201
(2010
).17.
V.
Zayets
, H.
Saito
, S.
Yuasa
, and K.
Ando
, J. Appl. Phys.
111
, 023103
(2012
).18.
J.
Fujita
, M.
Levy
, R. M.
Osgood
, Jr., L.
Wilkens
, and H.
Dötsch
, Appl. Phys. Lett.
76
, 2158
(2000
).19.
T.
Amemiya
, H.
Shimizu
, Y.
Nakano
, P. N.
Hai
, M.
Yokoyama
, and M.
Tanaka
, Appl. Phys. Lett.
89
, 021104
(2006
).20.
T.
Kaihara
, T.
Ando
, H.
Shimizu
, V.
Zayets
, H.
Saito
, K.
Ando
, and S.
Yuasa
, Opt. Express
23
, 11537
(2015
).21.
T.
Dietl
, Nat. Mater.
9
, 965
(2010
).22.
A. V.
Kimel
, G. V.
Astakhov
, A.
Kirilyuk
, G.
Schott
, G.
Karczewski
, W.
Ossau
, G.
Schmidt
, L.
Molenkamp
, and T.
Rasing
, Phys. Rev. Lett.
94
, 227203
(2005
).23.
N.
Tesařová
, T.
Ostatnický
, V.
Novák
, K.
Olejník
, J.
Šubrt
, H.
Reichlová
, C. T.
Ellis
, A.
Mukherjee
, J.
Lee
, G. M.
Sipahi
, J.
Sinova
, J.
Hamrle
, T.
Jungwirth
, P.
Němec
, J.
Černe
, and K.
Výborný
, Phys. Rev. B
89
, 085203
(2014
).24.
G.
Acbas
, M.-H.
Kim
, M.
Cukr
, V.
Novák
, M.
Scarpulla
, O.
Dubon
, T.
Jungwirth
, J.
Sinova
, and J.
Cerne
, Phys. Rev. Lett.
103
, 137201
(2009
).25.
C.
Sun
, J.
Kono
, Y.-H.
Cho
, A.
Wojcik
, A.
Belyanin
, and H.
Munekata
, Phys. Rev. B
83
, 125206
(2011
).26.
D.
Hrabovsky
, E.
Vanelle
, A. R.
Fert
, S.
Yee
, J. P.
Redoules
, J.
Sadowski
, J.
Kanski
, and L.
Ilver
, Appl. Phys. Lett.
81
, 2806
(2002
).27.
L.
Thevenard
, B.
Boutigny
, N.
Güsken
, L.
Becerra
, C.
Ulysse
, S.
Shihab
, A.
Lemaître
, J.-V.
Kim
, V.
Jeudy
, and C.
Gourdon
, Phys. Rev. B
95
, 054422
(2017
).28.
A.
Winter
, H.
Pascher
, H.
Krenn
, X.
Liu
, and J. K.
Furdyna
, J. Appl. Phys.
108
, 043921
(2010
).29.
S.
Shihab
, H.
Riahi
, L.
Thevenard
, H. V.
Bardeleben
, A.
Lemaître
, and C.
Gourdon
, Appl. Phys. Lett.
106
, 142408
(2015
).30.
H.
Shimizu
and S.
Goto
, J. Lightwave Technol.
28
, 1414
(2010
).31.
T.
Amemiya
, H.
Shimizu
, P. N.
Hai
, M.
Tanaka
, and Y.
Nakano
, J. Magn. Magn. Mater.
310
, 2161
(2007
).32.
N. D.
Parashar
, N.
Rangaraju
, V. K.
Lazarov
, S.
Xie
, and B. W.
Wessels
, Phys. Rev. B
81
, 115321
(2010
).33.
M. A.
Meeker
, B. A.
Magill
, G. A.
Khodaparast
, D.
Saha
, C. J.
Stanton
, S.
McGill
, and B. W.
Wessels
, Phys. Rev. B
92
, 125203
(2015
).34.
R. R.
Subkhangulov
, H.
Munekata
, T.
Rasing
, and A. V.
Kimel
, Phys. Rev. B
89
, 060402
(2014
).35.
K. S.
Burch
, J.
Stephens
, R. K.
Kawakami
, D. D.
Awschalom
, and D. N.
Basov
, Phys. Rev. B
70
, 205208
(2004
).36.
P.
Němec
, V.
Novák
, N.
Tesařová
, E.
Rozkotová
, H.
Reichlová
, D.
Butkovičová
, F.
Trojánek
, K.
Olejník
, P.
Malý
, R. P.
Campion
, B. L.
Gallagher
, J.
Sinova
, and T.
Jungwirth
, Nat. Commun.
4
, 1422
(2014
).37.
38.
M.
Yahyaoui
, H.
Riahi
, M. A.
Maaref
, K.
Boujdaria
, A.
Lemaître
, L.
Thevenard
, and C.
Gourdon
, J. Appl. Phys.
121
, 125702
(2017
).39.
N.
Tesařová
, J.
Šubrt
, P.
Malý
, P.
Němec
, C. T.
Ellis
, A.
Mukherjee
, and J.
Černe
, Rev. Sci. Instrum.
83
, 123108
(2012
).© 2017 Author(s).
2017
Author(s)
You do not currently have access to this content.
