Coherent and Incoherent Magnetooptical Reflection and Transmission Effects of Multilayer Structures

The Faraday effect usually is regarded as to be caused by one single pass of the incident wave through the volume of a material. This description neglects the magnetooptical interface effects and the magnetooptical consequences of multiple reflections within the medium. A matrix calculation model is presented for calculating consistentely magnetooptical reflection and transmission spectra. This method yields as well the magnetooptical effects of homogeneous materials as the magnetooptical effects of arbitrary successions of multilayer systems including coherent and incoherent multiple reflections and magnetooptical interface effects. The theorem of magnetooptical reciprocity is discussed and it is shown, that optical inhomogeneous materials generally yield six independent measurable magnetooptical effects. A physical model is constructed which can be used to determine free carrier density profiles of ion implanted and diffused semiconductors nondestructively by utilizing the magnetooptical properties of the free carrier plasma. Generalized dispersion relations which are as well valid between the magnetooptical reflection effects as between the magnetooptical transmission effects are given. Im allgemeinen wird angenommen, daß der Faraday‐Effekt bei einem einzigen Durchgang der einfallenden Welle durch das Volumen des Materials verursacht wird. Diese Beschreibung vernachlässigt die magnetooptischen Einflüsse der Grenzfläche und die magnetooptischen Konsequenzen von Mehrfachreflexionen innerhalb des Mediums. Es wird ein Matrizenberechnungsmodell für eine konsistente Berechnung der magnetooptischen Reflexions‐ und Transmissionsspektren angegeben. Diese Methode ergibt sowohl die magnetooptischen Effekte homogener Materialien als auch die magnetooptischen Effekte beliebiger Folgen von Mehrschichtsystemen einschließlich kohärenter und nichtkohärenter Mehrfachreflexionen und magnetooptischer Grenzflächeneffekte. Das Theorem magnetooptischer Reziprozität wird diskutiert und gezeigt, daß optisch inhomogene Materialien im allgemeinen sechs unabhängige meßbare magnetooptische Effekte enthalten. Es wird ein physikalisches Modell entworfen, das benutzt werden kann, um die Dichteprofile freier Ladungsträger in ionenimplantierten und diffundierten Halbleiter mittels der magnetooptischen Eigenschaften des freien Ladungsträgerplasmas zerstörungsfrei zu bestimmen. Verallgemeinerte Dispersionsbeziehungen, die sowohl zwischen den magnetooptischen Reflexionseffekten als auch zw