Методы эффективной среды применяются для описания оптических и магнитооптических свойств нанокомпозитов, представляющих собой неоднородные структуры, в которых металлические гранулы помещены в матрицу полупроводника или диэлектрика. В подобных структурах возможно существование гигантского и туннельного магнитосопротивления, гигантского аномального эффекта Холла, большой магнитооптической активности, аномального оптического поглощения. Существует несколько методов описания эффективной среды нанокомпозита. Основным приближением в случае малой концентрации металлической компоненты (в нашем случае она составляет 7%) является использованный нами метод эффективной среды Максвелла-Гарнетта, который описывает структуру через эффективную диэлектрическую проницаемость εeff. Для средних концентраций применяется приближение Бруггемана; в случае произвольных концентраций хорошо работает симметризованное приближение Максвелла-Гарнетта. В статье исследована спектральная зависимость диэлектрической проницаемости образца нанокомпозита в ближней ИК-области спектра. С помощью формул Френеля построены спектральные зависимости коэффициентов отражения и пропускания р-поляризованного света. Обнаружены и обсуждены особые точки приведенных спектральных зависимостей при λ, равных 1 и 4 мкм. Определен состав нанокомпозита (Cu+Si), для которого наблюдается хорошее качественное и количественное согласие экспериментальных и модельных зависимостей. Проведенный в статье анализ позволяет прогнозировать оптические свойства любого нанокомпозита, что важно для выбора материалов с заданными свойствами. Обсуждены возможности использования нанокомпозитов.
The spectral dependence of the dielectric permittivity of a nanocomposite sample in the near-IR range was investigated. Nanocomposites are inhomogeneous structures in which metal granules are placed in a semiconductor or dielectric matrix. Methods of effective medium are used to describe the optical and magneto-optical properties of nanocomposites. In such structures the existence of giant and tunnel magnetoresistance, giant anomalous Hall effect, large magneto-optical activity and anomalous optical absorption is possible. These effects are of both fundamental and practical interest. Using the Fresnel formula, the spectral dependences of the reflection and transmission coefficients of p-polarized light were constructed. The singular points of the given spectral dependences at λ = 1 and 4 μm were found and discussed. The composition of the nanocomposite (Cu + Si) was determined. The model spectral dependences of the dielectric constant for this nanocomposite were constructed. A good qualitative and quantitative agreement of the experimental and model spectral dependences was observed. The dielectric permittivity values for Cu + Si nanocomposite were calculated by the Maxwell-Garnett method. To date, there are several methods for describing the effective environment of a nanocomposite. The main approximation in the case of a small concentration of the metal component is the Maxwell-Garnett effective medium method, which describes the structure by means of the effective dielectric constant εeff. For medium concentrations the approach of Bruggeman is used. In the case of arbitrary concentrations, the symmetrized Maxwell-Garnett approximation works well. Since the concentration of the metal component was determined in our work, which is 7%, the method of Maxwell-Garnett effective medium method was chosen. The analysis carried out in the article makes it possible to predict the optical properties of any nanocomposite, which is important for the selection of materials with specified properties. The possibilities of using nanocomposites are discussed.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.