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1、表面磁光克尔效应（物教101林晗）摘要克尔磁光效应：入射的线偏振光在已磁化的物质表面反射时，振动面发生旋转的现象，1876年由J.克尔发现。克尔磁光效应的最重要应用是观察铁磁体的磁畴（见磁介质、铁磁性）。不同的磁畴有不同的自发磁化方向，引起反射光振动面的不同旋转，通过偏振片观察反射光时，将观察到与各磁畴对应的明暗不同的区域。用此方法还可对磁畴变化作动态观察。利用磁光克尔效应测量磁性薄膜的磁信号和磁滞回线，确定磁性薄膜的磁各向异性随薄膜厚度的影响。研究铁磁（FM)/反铁磁（AFM)双层膜的交换偏置（
2、Exangebias）现象。关键词：偏振光；振动面；磁畴10目录摘要…………………………………………………………………………1序论………………………………………………………………………………31表面磁光克尔效应原理…………………………………………………………………31．1表面磁光克尔效应……………………………………………………41.2交换偏置……………………………………………………………………42三种克尔效应分析…………………………………………………………………42.1极向克尔效应……………………
3、……………………………………………52．2纵向克尔效应………………………………………………………………52.3横向克尔效应………………………………………………………………53实验光路图…………………………………………………………………………53.1光路图的连接………………………………………………………………53.2光路图的特点………………………………………………………………64克尔信号分析………………………………………………………………………74.1磁滞回线原理………………………………………………
4、………………74.2磁化原理……………………………………………………………………85表面克尔磁光效应的实际应用…………………………………………………85.1磁性材料的开发……………………………………………………………95.2提高器件的速率．…………………………………………………………9结语………………………………………………………………………………9参考文献…………………………………………………………………………9附件一…………………………………………………………………………………1010序论磁光
5、效应指的是光与处于磁化状态的物质之间发生相互作用而引起的各种光学现象。包括克尔磁光效应、科顿-穆顿效应(磁双折射效应)和塞曼效应、法拉第效应等。物质的磁化都是这些效应起源的重要条件,这些效应反映了物质磁性与光间的联系。这些都被广泛用于探索研究与技术相关的磁材料。目前研究和应用最广泛的磁光效应为法拉第效应和克尔效应。1845年,英国物理学家法拉第首次发现了线偏振光透过放置磁场中的物质,沿着磁场方向传播时,光的偏振面发生旋转的现象,后来被称为法拉第效应[1]。受到了法拉第效应的启示,1876年,克尔发
6、现了线偏振光入射到磁化媒质表面反射时偏振面发生旋转的现象,即克尔效应[2]。直到1985年,Moog和Bader两位学者提出用SMOKE来作为表面磁光克尔效应(surfacemagneto-opticKerreffect)的缩写,以此表示应用磁光克尔效应在表面磁学上的研究,成功地得到一原子层厚度磁性物质的磁滞回线,开启了超薄磁性物质与界面磁性材料研究的大门1表面磁光克尔效应原理克尔磁光效应分极向、纵向和横向三种，分别对应物质的磁化强度与反射表面垂直、与表面和入射面平行、与表面平行而与入射面垂直三种
7、情形。极向和纵向克尔磁光效应的磁致旋光都正比于磁化强度，一般极向的效应最强，纵向次之，横向则无明显的磁致旋光。1．1表面磁光克尔效应10当线偏振光入射到不透明样品表面时,如果样品是各向异性的,反射光将变成椭圆偏振光且偏振方向会发生偏转.而如果此时样品为铁磁状态,还会导致反射光偏振面相对于入射光的偏振面额外再转过一小角度,这个小角度称为克尔旋转角θK,即椭圆长轴和参考轴间的夹角,如图1.同时,一般而言,由于样品对p偏振光和s偏振光的吸收率不同,即使样品处于非磁状态,反射光的椭偏率也要发生变化,而铁磁
8、性会导致椭偏率有一附加的变化,这个变化称为克尔椭偏率εK,即椭圆长短轴之比.按照磁场相对入射面的配置状态不同,表面磁光克尔效应可以分为3种：a.极向克尔效应,其磁化方向垂直于样品表面并且平行于入射面;b.纵向克尔效应,其磁化方向在样品膜面内,并且平行于入射面;c.横向克尔效应,其磁化方向在样品膜面内,并且垂直于入射面.1.2交换偏置（ExangeBias）铁磁(FM)/反铁磁(AFM)体系(如双层膜)在外磁场中从高于反铁磁奈尔温度冷却到低温后,铁磁层的磁滞回线将沿磁场方向偏离原点,
