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磁光克爾效應概述
點擊次數：654 發布時間：2023-12-25
磁光克爾效應作為表面磁學的重要實驗手段，已被廣泛應用于磁有序、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
在1845年，Michael Faraday首先發現了磁光效應，他發現當外加磁場加在玻璃樣品上時，透射光的偏振面將發生旋轉的效應，隨后他在外加磁場之金屬 表面上做光反射的實驗，但由于他所謂的表面并不夠平整，因而實驗結果不 能使人信服。1877年John Kerr在觀察偏振化光從拋光過的電磁鐵磁極反射出來時，發現了磁光克爾效應(magneto-optic Kerr effect)。1985年Moog和 Bader兩位學者進行鐵超薄膜磊晶成長在金單晶(100)面上的磁光克爾效應做了大量實驗，成功地得到一原子層厚度磁性物質之磁滯回線，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，用以表示應用磁光克爾效應在表面磁學上的研究。由于此方法致磁性解析靈敏度達一原子層厚度，且儀器配置合于超高真空系統之工作，因而成為表面磁學的重要研究方法。 表面磁光克爾效應實驗系統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用。應用該系統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(surface magneto-optic Kerr effect，縮寫為SMOKE)作為表面磁學的重要實驗手段，已被廣泛應用于磁有序、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.自1985年代以來相繼出現了多種SMOKE實驗方案.由于SMOKE要求能夠達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定的偏振激光器.如Bader等人采用的高穩定度偏振激光器，其穩定度小于0.1。也有用Wollaston棱鏡分光的方法，降低對激光功率穩定度的要求.Chappert等人的方案是將從樣品出射的光經過Wollaston棱鏡分為I和P偏振光，再經過測量它們的比值來消除光強不穩定造成的影響.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和偏振面不穩定造成的影響.本文給出的SMOKE新型測量系統，采用更為普通的半導體激光器作光源，用常見硅光電池進行克爾信號的采集，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，在一些科研機構和大學近代物理實驗室使用后，均取得了良好的實驗效果。
磁光信息存儲是近年發展起來的新技術，是對傳統信息存儲技術的革新。開發更多、性能更加*，而且實用的磁光介質材料是當前信息存儲領域的一項重要的任務。測量磁光介質的克爾轉角則是研究這些材料的基本手段和方法。對于非開發人員來講，測量磁光克爾轉角的實驗一方面能夠提高進行物理綜合實驗的能力，另一方面對信息存儲的新技術將有更加深刻的理解，能啟發他們利用物理原理在信息存儲技術等領域提出新的設想，做出新的貢獻。