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磁光克爾效應(yīng)概述

來源:北京錦正茂科技有限公司   2023年12月25日 16:56  

磁光克爾效應(yīng)作為表面磁學(xué)的重要實(shí)驗手段,已被廣泛應(yīng)用于磁有序、磁各向異性、多層膜中的層間耦合以及磁性超薄膜間的相變行為等問題的研究。磁光克爾法是測量材料特性特別是薄膜材料物性的一種有效方法。

簡介

1845年,Michael Faraday首先發(fā)現(xiàn)了磁光效應(yīng),他發(fā)現(xiàn)當(dāng)外加磁場加在玻璃樣品上時,透射光的偏振面將發(fā)生旋轉(zhuǎn)的效應(yīng),隨后他在外加磁場之金屬 表面上做光反射的實(shí)驗,但由于他所謂的表面并不夠平整,因而實(shí)驗結(jié)果不 能使人信服。1877John Kerr在觀察偏振化光從拋光過的電磁鐵磁極反射出來時,發(fā)現(xiàn)了磁光克爾效應(yīng)(magneto-optic Kerr effect)1985Moog和 Bader兩位學(xué)者進(jìn)行鐵超薄膜磊晶成長在金單晶(100)面上的磁光克爾效應(yīng)做了大量實(shí)驗,成功地得到一原子層厚度磁性物質(zhì)之磁滯回線,并且提出了以SMOKE(surface magneto-optic Kerr effect的縮寫)來作為表面磁光克爾效應(yīng),用以表示應(yīng)用磁光克爾效應(yīng)在表面磁學(xué)上的研究。由于此方法致磁性解析靈敏度達(dá)一原子層厚度,且儀器配置合于超高真空系統(tǒng)之工作,因而成為表面磁學(xué)的重要研究方法。 表面磁光克爾效應(yīng)實(shí)驗系統(tǒng)是表面磁性研究中的一種重要手段,它在磁性超薄膜的磁有序、磁各向異性、層間耦合和磁性超薄膜的相變行為等方面的研究中都有重要應(yīng)用。應(yīng)用該系統(tǒng)可以自動掃描磁性樣品的磁滯回線,從而獲 得薄膜樣品矯頑力、磁各異性等方面的信息。

表面磁光克爾效應(yīng)(surface magneto-optic Kerr effect,縮寫為SMOKE)作為表面磁學(xué)的重要實(shí)驗手段,已被廣泛應(yīng)用于磁有序、磁各向異性、多層膜中的層間耦合以及磁性超薄膜間的相變行為等問題的研究.1985年代以來相繼出現(xiàn)了多種SMOKE實(shí)驗方案.由于SMOKE要求能夠達(dá)到單原子層磁性檢測的靈敏度,因此對于光源和檢測手段提出了很高的要求.目前國際上比較常見的是用輸出功率很穩(wěn)定的偏振激光器.Bader等人采用的高穩(wěn)定度偏振激光器,其穩(wěn)定度小于0.1。也有用Wollaston棱鏡分光的方法,降低對激光功率穩(wěn)定度的要求.Chappert等人的方案是將從樣品出射的光經(jīng)過Wollaston棱鏡分為IP偏振光,再經(jīng)過測量它們的比值來消除光強(qiáng)不穩(wěn)定造成的影響.但這種方法的背景信號非常大,對探測器以及后級放大器的要求很高.也有人采用普通的氦氖激光器在起偏器后加分光鏡,將信號分為信號光束和參考光束,通過測量二者的比值來消除由于激光器光強(qiáng)和偏振面不穩(wěn)定造成的影響.本文給出的SMOKE新型測量系統(tǒng),采用更為普通的半導(dǎo)體激光器作光源,用常見硅光電池進(jìn)行克爾信號的采集,同樣成功地得到了磁滯回線,且整個系統(tǒng)有較高的檢測靈敏度。因此,它是一種普適方案,在一些科研機(jī)構(gòu)和大學(xué)近代物理實(shí)驗室使用后,均取得了良好的實(shí)驗效果。

磁光信息存儲是近年發(fā)展起來的新技術(shù),是對傳統(tǒng)信息存儲技術(shù)的革新。開發(fā)更多、性能更加*,而且實(shí)用的磁光介質(zhì)材料是當(dāng)前信息存儲領(lǐng)域的一項重要的任務(wù)。測量磁光介質(zhì)的克爾轉(zhuǎn)角則是研究這些材料的基本手段和方法。對于非開發(fā)人員來講,測量磁光克爾轉(zhuǎn)角的實(shí)驗一方面能夠提高進(jìn)行物理綜合實(shí)驗的能力,另一方面對信息存儲的新技術(shù)將有更加深刻的理解,能啟發(fā)他們利用物理原理在信息存儲技術(shù)等領(lǐng)域提出新的設(shè)想,做出新的貢獻(xiàn)。



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