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磁光克爾效應(yīng)原理、應(yīng)用及研究實(shí)驗(yàn)
點(diǎn)擊次數(shù)：1690 發(fā)布時(shí)間：2022-1-10
原理：克爾磁光效應(yīng)分極向、縱向和橫向三種，分別對(duì)應(yīng)物質(zhì)的磁化強(qiáng)度與反射表面垂直、與表面和入射面平行、與表面平行而與入射面垂直三種情形。極向和縱向克爾磁光效應(yīng)的磁致旋光都正比于磁化強(qiáng)度，一般極向的效應(yīng)*，縱向次之，橫向則無明顯的磁致旋光。
應(yīng)用：克爾磁光效應(yīng)的最重要應(yīng)用是觀察鐵磁體的磁疇（見磁介質(zhì)、鐵磁性）。不同的磁疇有不同的自發(fā)磁化方向，引起反射光振動(dòng)面的不同旋轉(zhuǎn)，通過偏振片觀察反射光時(shí)，將觀察到與各磁疇對(duì)應(yīng)的明暗不同的區(qū)域。用此方法還可對(duì)磁疇變化作動(dòng)態(tài)觀察。
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研究實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/strong>
利用磁光克爾效應(yīng)測(cè)量磁性薄膜的磁信號(hào)和磁滯回線，確定磁性薄膜的磁各向異性隨薄膜厚度的影響。
研究鐵磁（FM)/反鐵磁（AFM)雙層膜的交換偏置（Exchange bias）現(xiàn)象。
實(shí)驗(yàn)原理
1 表面磁光克爾效應(yīng)（surface magneto-optic Kerr effect,SMOKE)
當(dāng)線偏振光入射到不透明樣品表面時(shí),如果樣品是各向異性的,反射光將變成橢圓偏振光且偏振方向會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn).而如果此時(shí)樣品為鐵磁狀態(tài),還會(huì)導(dǎo)致反射光偏振面相對(duì)于入射光的偏振面額外再轉(zhuǎn)過一小角度,這個(gè)小角度稱為克爾旋轉(zhuǎn)角θK,即橢圓長(zhǎng)軸和參考軸間的夾角. 同時(shí),一般而言, 由于樣品對(duì)p偏振光和s偏振光的吸收率不同,即使樣品處于非磁狀態(tài),反射光的橢偏率也要發(fā)生變化,而鐵磁性會(huì)導(dǎo)致橢偏率有一附加的變化,這個(gè)變化稱為克爾橢偏率εK ,即橢圓長(zhǎng)短軸之比.
按照磁場(chǎng)相對(duì)入射面的配置狀態(tài)不同, 表面磁光克爾效應(yīng)可以分為3種：
a. 極向克爾效應(yīng),其磁化方向垂直于樣品表面并且平行于入射面;
b. 縱向克爾效應(yīng), 其磁化方向在樣品膜面內(nèi),并且平行于入射面;
c. 橫向克爾效應(yīng),其磁化方向在樣品膜面內(nèi),并且垂直于入射面.
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2 交換偏置（Exchange Bias）
鐵磁(FM) / 反鐵磁(AFM) 體系(如雙層膜) 在外磁場(chǎng)中從高于反鐵磁奈爾溫度冷卻到低溫后,鐵磁層的磁滯回線將沿磁場(chǎng)方向偏離原點(diǎn),其偏離量被稱為交換偏置場(chǎng),通常記作HE,同時(shí)伴隨著矯頑力的增加,這一現(xiàn)象被稱之為交換偏置。
磁光克爾效應(yīng)裝置是一種基于磁光效應(yīng)原理設(shè)計(jì)的超高靈敏度磁強(qiáng)計(jì)，是研究磁性薄膜、磁性微結(jié)構(gòu)的理想測(cè)量工具。旋轉(zhuǎn)磁光克爾效應(yīng)（RotMOKE）是在磁光克爾效應(yīng)測(cè)量基礎(chǔ)上的一種類似于轉(zhuǎn)矩測(cè)量各向異性的實(shí)驗(yàn)方法，可以定量的得到樣品的磁各向異性的值。但由于電磁鐵磁場(chǎng)大小的限制，只適合于測(cè)量磁各向異性的易軸在膜面內(nèi)而且矯頑場(chǎng)不太大的磁性薄膜材料。結(jié)合源表可以進(jìn)行樣品的磁輸運(yùn)性能測(cè)量。RotMOKE具有以下特點(diǎn)：測(cè)量精度高、測(cè)量時(shí)間短；非接觸式測(cè)量，是一種無損測(cè)量；測(cè)量范圍為一個(gè)點(diǎn)，可以測(cè)量同一樣品不同部位的磁化情況；可以產(chǎn)生平滑、穩(wěn)定的受控磁場(chǎng)，并且磁場(chǎng)平滑過零。
應(yīng)用領(lǐng)域：
磁光克爾效應(yīng)測(cè)量系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于諸如磁性納米技術(shù)、自旋電子學(xué)、磁性薄膜、磁性隨機(jī)存儲(chǔ)器、GMR/TMR等磁學(xué)領(lǐng)域。
可測(cè)試材料：記錄磁頭，磁性薄膜，特殊磁介質(zhì)，磁場(chǎng)傳感器