坡莫合金纵向克尔旋转角的测定研究-论文.pdf

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1、第33卷第3期长春师范大学学报(自然科学版)2014年6月VoI．33No．3JournalofChangchunNormalUniversity(NatumlScience)Jun．2014坡莫合金纵向克尔旋转角的测定研究王月新，王清亮，任恒峰(忻州师范学院，山西忻州034000)[摘要】本文以表面磁光克尔效应原理为基础，研究坡莫合金的纵向克尔效应。在某一特定本底光强条件下，分别测出坡莫合金表面五组正负饱和状态下的对应光强，借助计算机辅助采集分析软件给出相应磁滞回线。进一步的分析表明当入射偏振P光时，反射光的偏振面旋转了一个角度。通过相应的理论处理．计算出了该

2、磁性材料的克尔旋转角。[关键词]表面磁光克尔效应；克尔旋转角；光学谱[中图分类号】TM276[文献标识码]A[文章编号]2095—7602(2014)03—0045—031877年，克尔发现置人磁场中的磁性材料对光进行反射时，P偏振光的偏振方向将会改变_个很小的角度，此即表面磁光克尔效应，缩写为SMOKE_l-3]。自发现该效应以来，关于该实验的改进方案不断被提出]。同时，由于能够对单原子层尺度的磁性进行精确的检测，该实验在磁有序、磁各向异性、磁性薄膜间的相变行为等方面得到了广泛的应用]。目前，对该实验的研究已是凝聚态物理的研究热点j。在本文中，我们利用一种新型

3、的高准确度的实验装置对坡莫合金表面的纵向磁光克尔效应进行研究，并对实验数据进行相关处理。从而对该磁性材料的克尔旋转角进行测定。1表面磁光克尔效应及纵向克尔效应当一束光照射到铁磁性材料时，该材料的磁化状态将会对其反射光的偏振状态产生影响，使其偏振方向发生改变，这种现象被称为磁性材料的表面磁光克尔效应，记为SMOKE。根据入射光的方向与磁场方向之间的关系，可以把磁光克尔效应分为三种；纵向克尔效应、极向克尔效应和横向克尔效应。本文主要研究效果最为明显的纵向克尔效应。M图1纵向克尔效应如图1所示，材料的磁化方向与入射光面平行，且处于薄膜内部，此时发生的磁光克尔效应被称为

4、纵向克尔效应。当入射光的角度发生改变时，纵向克尔效应信号的强度也会发生变化，前者减小时，后者也会随之减小。当入射角为零度时。是一个特例，称之为零纵向克尔效应。纵向克尔效应信号的克尔旋转角较之其他【收稿日期]2014一Ol一06[作者简介】王月新(1974一)，男，山西河曲人，忻州师范学院电子系实验师，从事大学物理实验研究。·45·类型克尔效应的克尔旋转角要小很多，原则上不易于观测，然而由于大多数材料的易磁轴与其表面往往平行，亦即只有此种情况的磁化强度易于饱和，所以实际操作时反而出现了很好的效果。因而研究材料的纵向克尔效应不仅具有非常重要的理论意义，而且在探测材料

5、的磁性属性时具有更为广泛的应用。在我们所使用的SMOKE仪器中，氦一氖激光器作为光源，偏振片1使其所发射的激光束成为线偏振光后，照射到置于磁场中的坡莫合金表面，设置好合适的入射角度，使得反射光恰好经过2偏振片，最终进入探测器。在此光路中，为了能够清晰地区别正负两个方向的克尔旋转角，我们在光线照射的路径中放置了两个偏振片。我们力图利用光强的变化来区分样品的磁化方向，但如果将两个偏振方向恰好设置在消光位置，那么偏振面无论反射光顺时针还是逆时针旋转，光强都会增大。为了克服这一难题，我们把两个偏振方向设置成偏离消光位置有一非常小的夹角6，这样当反射光经过第二个偏振片时，

6、若偏振面旋转方向和8偏离消光位置的方向相同时，光强就会变大，相反时光强则会减小。图1所给出的光路中，选取入射光为电场矢量平行于入射面的P偏振光，该偏振光被磁场中的材料表面进行反射，反射光的E一般远大于垂直于庄的电场分量E。在饱和状态下的克尔旋转角0为Ao=8l+Ms、)一I(一Ms、)a△l(1)4Io一4Io‘其中，正饱和状态下的光强表示为，(+)，负饱和状态下的光强表示为，(一)。式(1)表明，光强改变量仅由克尔旋转角0决定。2坡莫合金的克尔旋转角的实验测定2．1实验操作(1)将SMOKE励磁电源控制主机上的“手动一自动”转换开关指向手动档，调节“电流调节”

7、电位器，选择合适的最大的扫描电流。因为每种样品的矫顽力不同，所以最大扫描电流不同，实验时可以先大致选择，观察扫描波形，然后再细调。通过观察励磁电源主机上的电流指示，选择好合适的最大扫描电流，然后将转换开关调至“自动”档。(2)在计算机上打开“表面磁光克尔效应实验软件”，在保证通讯的正常情况下，设置好“扫描周期”和“扫描次数”，进行磁滞回线的自动扫描。(3)采集效果明显的磁滞回线以及相应的实验数据。2．2正负饱和状态下的光强调整好光路之后，以偏振完全消除为基础，适当增大一点偏振旋转角，并将其固定，5次测量所用的偏振夹角如表1所示。表1两偏振方向间的夹角6度—6l6

8、2636d6561111