Bocher , L., Nolan , M., Gloter , A., Chikoidze , E., March , K., Warot-Fonrose , B., Berini , B., Stephan , O., Dumont , Y., Deb , Marwan, Popova , Elena, Fouchet , Arnaud, Keller , Niels, Matériaux, ingénierie et science [Villeurbanne] ( MATEIS ), Université Claude Bernard Lyon 1 ( UCBL ), Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Institut National des Sciences Appliquées de Lyon ( INSA Lyon ), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ), Institute of Northern Engineering, 455 Duckering Bldg, Laboratoire de Physique des Solides ( LPS ), Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Laboratoire de Physique des Solides et de Cristallogenèse, CNRS-Université de Versailles St-Quentin en Yvelines, Laboratoire de Physique des Solides et de Cristallogene?se, Centre d'élaboration de matériaux et d'études structurales ( CEMES ), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse ( INSA Toulouse ), Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université Toulouse III - Paul Sabatier ( UPS ), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Groupe d'Etude de la Matière Condensée ( GEMAC ), Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines ( UVSQ ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Institut de Physique et Chimie des Matériaux de Strasbourg ( IPCMS ), Université de Strasbourg ( UNISTRA ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Matériaux et nanosciences d'Alsace, Université de Strasbourg ( UNISTRA ) -Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar ( Université de Haute-Alsace (UHA) ) -Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale ( INSERM ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université de Strasbourg ( UNISTRA ) -Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar ( Université de Haute-Alsace (UHA) ) -Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale ( INSERM ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Réseau nanophotonique et optique, Université de Strasbourg ( UNISTRA ) -Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar ( Université de Haute-Alsace (UHA) ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université de Strasbourg ( UNISTRA ), Informatique, Biologie Intégrative et Systèmes Complexes ( IBISC ), Université d'Évry-Val-d'Essonne ( UEVE ), Laboratoire des Matériaux, Surfaces et Procédés pour la Catalyse ( LMSPC ), Université Louis Pasteur - Strasbourg I-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Groupe d'Etude de la Matière Condensée (GEMAC), and Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
We investigate the spin-dependent electronic density of states near and above the Fermi level in bismuth iron garnet (BIG), Bi${}_{3}$Fe${}_{5}$O${}_{12}$, by magnetic circular dichroism and magneto-optical Faraday spectroscopy. BIG is a recently synthesized material, as its preparation requires special nonequilibrium conditions. Its scientific and applicative interest resides in huge specific Faraday rotation of the incident light, useful for magneto-optic applications. We show experimentally the presence of spin gaps in the conduction band as recently predicted theoretically by Oikawa et al. [T. Oikawa, S. Suzuki, and K. Nakao, J. Phys. Soc. Jpn. 74, 401 (2005)]. In the range of photon energies, where full spin polarization is expected, completely asymmetric Faraday hysteresis loops were observed, similar to those observed in half-metals such as (Pr,La)${}_{0.7}$Ca${}_{0.3}$MnO${}_{3}$ and Fe${}_{3}$O${}_{4}$. These results were modeled using even and odd (with respect to magnetization) contributions into hysteresis loops. The odd contribution appears only in the energy ranges where the density of states is fully spin polarized and vanishes at the Curie temperature. These results open a new perspective for the use of bismuth iron garnet in optic spintronics at room temperature and above.