磁光克尔效应测量磁各向异性
基于LabVIEW的大磁场磁光克尔效应测量系统
基于LabVIEW的大磁场磁光克尔效应测量系统
栗银伟;叶军;项俊森;徐平;陈子瑜
【摘要】在大磁场下实现对高磁各向异性材料的局城磁性测量具有重要的意义.本文借助LakeShore7404振动样品磁强计(VSM)的部分组件搭建了一套大磁场磁光克尔效应测量系统.通过调用VSM的电源和磁铁部分可获得最高范围达到0～
±1.5T的磁场,实现了对大矫顽力的磁性薄膜样品的面内局域磁性测量,为高磁各向异性材料局域磁性测量提供了一种可行的方法.系统由硬件与软件两部分组成.硬件主要包括磁铁、光路及数据采集仪器仪表等部件,软件则由图形化编辑语言LabVIEW编程实现.
【期刊名称】《信息记录材料》
【年(卷),期】2016(017)006
【总页数】4页(P23-26)
【关键词】磁光克尔效应磁性薄膜;磁滞回线;LabVIEW
【作者】栗银伟;叶军;项俊森;徐平;陈子瑜
【作者单位】北京航空航天大学物理系微纳测控与低维物理教育部重点实验室北京 100191;北京航空航天大学物理系微纳测控与低维物理教育部重点实验室北京100191;北京航空航天大学物理系微纳测控与低维物理教育部重点实验室北京100191;北京航空航天大学物理系微纳测控与低维物理教育部重点实验室北京100191;北京航空航天大学物理系微纳测控与低维物理教育部重点实验室北京100191
【正文语种】中文
【中图分类】TQ57
1877年，John Kerr首次观测到偏振光从抛光的铁磁材料磁极表面反射后其偏振面会发生偏转的现象[1],后称此为磁光克尔效应(Magneto-Optic Kerr Effect，MOKE)。1985年，Mood和Bader利用MOKE对铁磁性超薄膜进行测量，并成功测得一个原子层厚度材料的磁滞回线。从此，基于MOKE的测量技术由于其灵敏度高，对样品无损害等优点，被广泛应用于磁性材料的磁有序、磁化翻转、磁各向异性等问题的研究中[2-5]。而对于高磁各向异性的材料，由于具有较高的矫顽力，往往会受限于外加磁场的大小，无法进行MOKE测量，使这类材料的局域磁性研究受到影响。本文通过控制LakeShore7404型VSM的磁场系统，构建了一套磁场高达1.5T的磁光克尔效应测量系统，旨在解决高磁各向异性材料局域磁性研究中遇到的问题，满足对大矫顽力的磁性薄膜等样品进行面内局域磁性测量的迫切要求。
磁光克尔效应研究
磁光克尔效应研究
摘要:当光电子技术日益在新兴高科技领域获得广泛应用的同时，以磁光效应原理为背
景的磁光器件显示了其独特的性能和广阔的应用前景，引起了人们的浓厚兴趣。表面磁光克尔效应，作为测量材料磁光特性特别是薄膜材料的物性的一种有效方法，已被广泛应用于磁有序、磁各向异性、多层膜中的层间耦合以及磁性超薄膜的相变行为等问题的研究。本文简单介绍了什么是磁光克尔效应、磁光克尔效应的发展、以及表面磁光克尔效应作为一种测量方法的原理、实验装置和发展。
关键词:磁光克尔效应;磁光特性;表面磁光克尔效应
1.引言
1845年，Michael Faraday发现当给玻璃样品加一磁场时，透射光的偏振面将发生旋转，首次发现磁光效应。随后他在处于外加磁场中的金属表面做反射实验，但由于他所谓的表面不够平整，因而实验结果不能使人信服。1877年John Kerr在观察偏振光从抛光过的电磁铁磁极反射出来时，发现了磁光克尔效应(magneto-optic Kerr effect)。1985年Moog和Bader两位学者对铁超薄膜磊晶成长在金单晶(100)面上的磁光克尔效应做了大量实验，成功得到一原子层厚度磁性物质的磁滞回线，并提出SMOKE作为表面磁光克尔效应(surface magneto-optic Kerr effect)的缩写，用以表示应用磁光克尔效应在表面磁学上的研究。由于此方法磁性测量灵敏度达一原子层厚度，且此装置可配置于超高真空系统上面工作，所以成为表面磁学的重要研究方法。
2.磁光克尔效应
图1 克尔效应示意图
磁光克尔效应 知乎
磁光克尔效应
磁光克尔效应是一个物理学中的重要现象，涉及到光与物质的相互作用。在深入了解这一效应之前，我们需要先理解一些基础概念。
首先，让我们了解一下什么是光。光是电磁波的一种形式，它具有振荡的电场和磁场。当光波与物质相互作用时，它的电场和磁场与物质的原子或分子的电子云相互作用，导致光波的偏振状态发生变化。这种变化可以由所谓的“光学克尔效应”来描述。
光学克尔效应描述的是当光波通过某些物质时，其偏振状态如何发生变化的现象。这种效应是由电磁波与物质中的电子相互作用引起的。当光波通过某些特定的物质时，其偏振方向会发生旋转，这就是光学克尔效应的表现。
然而，磁光克尔效应则更进一步。它涉及到磁场对光学克尔效应的影响。当一个磁化的物质被光波通过时，磁场会对电子的轨道和自旋产生影响，从而影响光的偏振状态。这种由于磁场存在而导致的偏振状态变化被称为磁光克尔效应。
磁光克尔效应在许多领域都有着广泛的应用，例如在光学通信、光学传感、光学存储以及磁学和光学器件等领域。它可以被用来检测磁场和电流的变化，从而用于磁场和电流的测量和监控。此外，磁光克尔效应还可以被用于实现光的逻辑门操作，从而实现光计算和光通信的更快速度和更高效率。
在深入研究磁光克尔效应的过程中，科学家们发现了一些有趣的现象。例如，他们发现当一束线偏振光通过磁化的物质时，其偏振方向不仅会发生变化，还会出现椭圆化现象。这种现象被称为“椭圆磁光克尔效应”，它为人们提供了一种测量磁场的新方法。
除了椭圆磁光克尔效应外，科学家们还发现了其他一些有趣的磁光克尔效应的现象，例如法拉第旋转、法拉第克尔效应等。这些现象在物理学、光学和磁学等领域都有着广泛的应用。
磁光效应简介
利用磁光效应可以对数据进行加密和解密，提高数据的安全性。
光学检测领域的应用
光学传感
利用磁光效应可以设计出各种光学传感器，用于测量物理量的变化，如磁场、温度、压力等。
非线性光学效应
磁光效应可以增强非线性光学效应，如光学倍频、光学参量放大等，为光学检测提供了新的手段。
其他领域的应用
激光雷达
02
磁光效应的基本原理
磁光效应的定义
01
磁光效应是指磁场对光在介质中பைடு நூலகம்传播特性的影响。
02
当光在有磁场存在的介质中传播 时，光的偏振、传播速度、相位 等特性会受到磁场的影响。
磁光效应的物理机制
磁光效应的产生与磁性粒子的相 互作用有关。
在磁场作用下，磁性粒子会产生 极化现象，使得介质具有不同的
光学性质。
此外，磁场还会影响介质中的电 子和离子的运动，进一步影响光
的传播特性。
磁光效应的数学描述
磁光效应可以用 Maxwell方程组和相 对论波动方程进行描 述。
常用的解法包括 Fresnel-Arago定律 和Voigt线型等。
通过求解这些方程， 可以得到光在有磁场 存在的介质中的传播 特性。
03
磁光效应的分类
磁光效应的实验研究
近年来，实验研究主要集中在利用磁光效应进行 光学通信、光学传感、光学信息处理等领域。
电控磁光克尔效应 -回复
电控磁光克尔效应-回复
电控磁光克尔效应是研究光学和电磁学之间相互作用的重要现象之一。本文将介绍电控磁光克尔效应的基本原理及其在光通信和光子学中的应用。
第一部分：电控磁光克尔效应的基本原理
1.1 克尔效应的基本概念
克尔效应是指当光通过具有磁性的材料时，光的偏振方向会发生旋转的现象。这种现象是由于磁场对于光在材料中传播的影响导致的。
1.2 磁光效应与克尔效应的关系
磁光效应是指磁场对光在材料中的传播速度和光折射率的影响。克尔效应是磁光效应中一种重要的表现形式，即光的偏振方向随磁场变化而旋转。
1.3 电控磁光克尔效应的原理
电控磁光克尔效应是通过对材料施加电场来调控光的磁光效应的一种方法。当电场作用于具有磁性的材料时，其电磁性质会发生变化，从而引起光的偏振方向发生变化。
1.4 导电材料的特性
为了发挥电控磁光克尔效应，通常使用的材料是具有导电性的材料，如金属或半导体。这些材料具有良好的电子传导性能，能够在外加电场的作用
下改变其电磁性质。
第二部分：电控磁光克尔效应的实验方法
2.1 实验装置
为了研究电控磁光克尔效应，需要一套完整的实验装置。该装置包括光源、光学元件、电场和磁场控制器以及光弹检测器等部分。
2.2 光的偏振态测量
在实验中，需要测量光的偏振态。常用的方法有偏振片法、干涉法和旋转法等。利用这些方法可以得到准确的光的偏振状态，并进行相关的光学计算。
2.3 施加电场和磁场
为了实现电控磁光克尔效应，需要在材料中施加电场和磁场。电场通常通过在材料上施加电压来实现，磁场则可以通过电磁线圈产生。
2.4 光弹检测器的使用
表面磁光克尔效应
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（Exange bias）现象。
关键词：偏振光；振动面；磁畴
目录
摘要 (1)
序论 (3)
1表面磁光克尔效应原理 (3)
1．1 表面磁光克尔效应 (4)
1.2 交换偏置 (4)
2三种克尔效应分析 (4)
2.1极向克尔效应 (5)
2．2纵向克尔效应 (5)
2.3横向克尔效应 (5)
3实验光路图 (5)
3.1光路图的连接 (5)
3.2光路图的特点 (6)
4克尔信号分析 (7)
4.1磁滞回线原理 (7)
4.2磁化原理 (8)
5表面克尔磁光效应的实际应用 (8)
5.1磁性材料的开发 (9)
5.2提高器件的速率． (9)
结语 (9)
参考文献 (9)
附件一 (10)
序论
磁光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。
磁光克尔效应及其测量
磁光克尔效应及其测量
磁光克尔效应是一种物理现象，它可以使光通过磁场发生变化，从而有助于研究光的特性。磁光克尔效应的发现起源于二十世纪初，当时，埃尔森弗朗西斯阿伯特克尔（Ernst Franz Abbe）发现当在放射光照射磁场时，克尔指数发生变化，这种现象被称作磁光克尔效应。
磁光克尔效应可以被用来研究和测量光的特性，它主要会影响光的双折射，衍射和色散。克尔效应有多种类型，其中重要的一种是非线性克尔效应，即通过磁场改变光的双折射。磁光克尔效应也可以用来测量激光的分布、光的偏振状态和其他特性。
磁光克尔效应的测量主要使用磁光克尔效应测量仪，它可以测量光的显微结构和发送的量子数。它们可以用来测量光的偏振状态、衍射图像、光的色散等，以及纳米结构的形状和光源。测量仪也可以用来研究激光脉冲的信号。
在实验室中，磁光克尔效应测量仪可以用来研究光的特性，并发现新的效应。磁光克尔效应测量仪是一个可以用来探索物理现象的重要工具。它们可以用来探究激光脉冲的行为、激光腔的性质，以及光的色散和偏振性质。另外，磁光克尔效应测量仪还可以用来研究复合材料的结构，以及支持纳米尺度结构的力学特性。
在研究光的性质时，磁光克尔效应的测量是一项重要的任务，它可以为研究者提供重要的信息和见解，帮助他们更好地理解光的特性。磁光克尔效应测量仪也被用于科学和工程领域，为科研和应用提供了重要的研究数据和技术支持。
总之，磁光克尔效应是一种非常重要的物理现象，它可以用来研究光的物理性质和量子特性。磁光克尔效应测量仪可以用来测量和研究光的衍射图像、偏振状态和其他特性，也可以用于研究复合材料和纳米结构的形状和光源。另外，研究者还可以使用磁光克尔效应测量仪来探索激光脉冲的信号。
磁光克尔效应实验研究
磁光克尔效应实验研究
一、引言
磁光效应是一种物理现象，其中光的传播受到磁场的影响。克尔效应是指极化
光线遭遇磁场后会发生克尔旋转。磁光克尔效应实验是研究这一现象的重要途径。本文将探讨磁光克尔效应的基本原理和实验方法。
二、磁光效应的基本原理
磁光效应的基本原理是当光线通过介质时，介质中的原子或分子会对光线产生
各种影响。在外加磁场的情况下，这种影响会发生变化，导致光线的特性发生改变。克尔效应是其中的一种，即光线的振动方向会随磁场的变化而发生旋转。
三、磁光克尔效应实验方法
磁光克尔效应实验是通过实验装置和光学器件进行的。实验过程中，首先需要
准备好光源、磁场发生器和探测器等设备。然后将这些设备连接在一起，调节磁场强度和光线入射角度，观察光线经过磁场后的旋转情况。
四、磁光克尔效应实验研究
磁光克尔效应实验的研究旨在探讨克尔旋转角度与磁场强度、介质性质等因素
之间的关系。通过实验数据的分析和处理，可以得出光线旋转角度随磁场变化的规律，并研究不同介质对磁光效应的影响。
五、实验结果与讨论
根据实验数据，可以得出光线旋转角度与磁场强度呈线性关系的结论。同时，
不同介质对光线旋转的影响也存在差异，这可能与介质的磁性和光学性质有关。通过实验结果的分析，可以深入探讨磁光效应的机制和应用。
六、结论
磁光克尔效应实验为研究磁光效应提供了重要的实验依据。通过实验可以探讨
克尔旋转现象的机制和规律，深化对光学现象的理解。磁光效应在光电信息领域具有重要的应用潜力，未来的研究将进一步拓展其在光学器件和通信技术中的应用。
以上是对磁光克尔效应实验研究的一些探讨，希望可以为相关领域的研究提供
磁光效应
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• 法拉第旋转效应
法拉第效应也称磁致旋光 。在处于磁场中的均匀各向 同性媒质内，线偏振光束沿 磁场方向传播时，振动面发 生旋转的现象。
1845年M.法拉第发现在强 磁场中的玻璃产生这种效应 ，以后发现其他非旋光的固 、液、气态物质都有这种效
应。设磁感应强度为B，光在物质中经过的路径长度为d ，则振动面转动的角度为 ψ=VBd
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克尔磁光效应的应用
克尔磁光效应主要应 用与磁光光盘存储系统中。 人们很早就知道光信息的记 录和再生技术----照相技术 。激束发明后，照相技术有 了很大的发展。光盘就是用 激光非接触式高密度地记录 图像，声音，数据等信息的 圆板状媒体。
磁光克尔效应研究.
磁光克尔效应研究
摘要:当光电子技术日益在新兴高科技领域获得广泛应用的同时，以磁光效应原理为背景的磁光器件显示了其独特的性能和广阔的应用前景，引起了人们的浓厚兴趣。表面磁光克尔效应，作为测量材料磁光特性特别是薄膜材料的物性的一种有效方法，已被广泛应用于磁有序、磁各向异性、多层膜中的层间耦合以及磁性超薄膜的相变行为等问题的研究。本文简单介绍了什么是磁光克尔效应、磁光克尔效应的发展、以及表面磁光克尔效应作为一种测量方法的原理、实验装置和发展。
关键词:磁光克尔效应;磁光特性;表面磁光克尔效应
1.引言
1845年，Michael Faraday发现当给玻璃样品加一磁场时，透射光的偏振面将发生旋转，首次发现磁光效应。随后他在处于外加磁场中的金属表面做反射实验，但由于他所谓的表面不够平整，因而实验结果不能使人信服。1877年John Kerr在观察偏振光从抛光过的电磁铁磁极反射出来时，发现了磁光克尔效应(magneto-optic Kerr effect)。1985年Moog和Bade r两位学者对铁超薄膜磊晶成长在金单晶(100)面上的磁光克尔效应做了大量实验，成功得到一原子层厚度磁性物质的磁滞回线，并提出SMOKE作为表面磁光克尔效应(surface magneto-optic Kerr effect)的缩写，用以表示应用磁光克尔效应在表面磁学上的研究。由于此方法磁性测量灵敏度达一原子层厚度，且此装置可配置于超高真空系统上面工作，所以成为表面磁学的重要研究方法。
2.磁光克尔效应
图1 克尔效应示意图
磁光效应实验
磁光效应
磁光效应的概念
在磁场的作用下，物质的电磁特性(如磁导率、磁化强度、磁畴结构等)会发生变化，使光波在其内部的传输特性(如偏振状态、光强、相位、传输方向等)也随之发生变化的现象称为磁光效应。磁光效应包括法拉第效应、克尔效应、塞曼效应、磁致双折射效应以及后来发现的磁圆振二向色性、磁线振二向色性、磁激发光散射、磁场光吸收、磁离子体效应和光磁效等，其中人们所熟悉的磁光效应是前四种。
（1）法拉第效应
法拉第效应示意图1
法拉第效应是指一束线偏振光沿外加磁场方向通过置于磁场中的介质时，透射光的偏振化方向相对于入射光的偏振化方向转过一定角度θF的现象，如图l 所示。通常，材料中的法拉第转角θF与样品长度L 和磁场强度H 有以下关系：
θF= HLV
其中，V 为Verdet 常数，是物质固有的比例系数，单位是min/(Oe •cm)。
（2）克尔效应
克尔效应示意图2
线偏振光入射到磁光介质表面反射出去时，反射光偏振面相对于入射光偏振面转过一定角度θk，此现象称之为克尔效应，如图2 所示。克尔效应分极向、纵向和横向三种，分别对应物质的磁化强度与反射面垂直、与反射面和入射面平行、与反射面平行而与入射面垂直三种情形。极向和纵向克尔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。克尔效应最重要的应用是观察铁磁体的磁畴。（3）塞曼效应
磁场作用下，发光体的光谱线发生分裂的现象称之为塞曼效应。其中谱线分裂为2 条（顺磁场方向观察）或3 条（垂直于磁
场方向观察）的为正常塞曼效应；3 条以上的为反常塞曼效应。塞曼效应是由于外磁场对电子的轨道磁矩和自旋磁矩的作用使能级分裂而产生的，分裂的条数随能级的类别而不同。
用表面磁光克尔效应测量材料表面磁特性的研究
第29卷第4期2006年12月 辽宁师范大学学报(自然科学版)Journal of Liaoning Normal University (Natural Science Edition )
Vol.29 No.4
Dec. 2006 文章编号:100021735(2006)0420433203
用表面磁光克尔效应测量材料表面磁特性的研究
江 影1, 邹红玉2
(1.中国计量学院理学院实验中心,浙江杭州 310018;2.浙江林学院理学院信息物理系,浙江临安 311300)
3
摘 要:用表面磁光克尔效应测量铁磁材料的磁滞回线,并求得在饱和状态下的克尔旋转角.对于很多磁性薄膜,易
磁轴方向为纵向,通常纵向克尔效应较明显.用自制装置可研究磁性材料表面的磁性质,现此实验已在近代物理实验中应用.
关键词:克尔效应;磁滞回线;磁感应强度中图分类号:O482.5 文献标识码:A
1985年,科学家对表面磁光克尔效应的研究能达到亚原子单层的磁性探测灵敏度和易于与超高真空系统结合的特
点,使得它在近些年已经发展成为一种重要常规的研究薄膜磁学性质的技术.现今它被广泛应用于研究表面超薄膜的磁有序、磁性相变、磁各向异型,以及层间耦合等多种磁学现象,同时表面磁光克尔效应在商业上还被用于高密度的磁光存储技术研究和测量.和其他磁性测量手段相比,表面磁光克尔效应测量磁性材料磁性具有很多优点,如测量灵敏度高、非接触式测量、测量同一样品厚度不等的楔形磁性薄膜以及可以将待测样品放在真空中原位测量等.笔者与复旦天欣科教仪器公司协作,参加了研制开发表面磁光克尔效应实验仪工作.现将此先进技术引入近代物理实验,让学生自己制备待测磁性材料,用于研究材料表面的磁性质,取得较好的实验效果.
克尔效应实验报告
近代物理实验报告
实验题目：表面磁光克尔效应班级：
学号：
学生姓名：
实验教师：
表面磁光克尔效应实验报告
一、实验目的
(1)了解表面磁光克尔效应的原理和实验方法；
(2)掌握表面磁光克尔效应谱的测量和应用。
二、实验装置
（1）光学减震台；（2）光路系统,包括入射光路与接收光路；（3）励磁电源主机和可程控电磁铁；（4）前级放大器和直流电源组合器（a.为激光器提供精密稳压电源；b.将光电检测装置接收到的克尔信号作前级放大，并送入系统控制装置中的信号检测装置中；c.将霍尔传感器探测到的信号送入检测装置)；（5）信号检测主机；（6）控制系统和计算机。
三、实验原理
磁光效应有两种：法拉第效应和克尔效应，1845 年，Michael Faraday 首先发现介质的磁化状态会影响透射光的偏振状态，这就是法拉第效应。1877 年，John Kerr 发现铁磁体对反射光的偏振状态也会产生影响，这就是克尔效应。克尔效应在表面磁学中的应用，即为表面磁光克尔效应（surface magneto-optic Kerr effect）。它是指铁磁性样品（如铁、钴、镍及其合金）的磁化状态对于从其表面反射的光的偏振状态的影响。当入射光为线偏振光时，样品的磁性会引起反射光偏振面的旋转和椭偏率的变化。表面磁光克尔效应作为一种探测薄膜磁性的技术始于1985 年。
图1 表面磁光克尔效应原理
如图 1 所示，当一束线偏振光入射到样品表面上时，如果样品是各向异性的，那么反射光的偏振方向会发生偏转。如果此时样品还处于铁磁状态，那么由于铁磁性，还会导致反射光的偏振面相对于入射光的偏振面额外再转过了一个小的角度，这个小角度称为克尔旋转角θk。同时，一般而言，由于样品对p光和s 光的吸收率是不一样的，即使样品处于非磁状态，反射光的椭偏率也发生变化，
FD-SMOKE系统测量铁磁性薄膜的克尔效应
Ｔ ｉ ａ ｅ ｓ ｓ ｔ ｅｓ ｓ ｍ ｏ ｄ ｔｃ ｒ ｎ ａｌ ｙｆ ｍ ａ ｌｓｉ ｈ ｏ ｇｔ ｄ ｎ ｅ ｒｈ ｓｅ ｅ ｉ ｏ ｄ ｅ ｎ ａ ｕ ｅ ｔｅ ａ ｓ ｅ ｏ ｅ ｈ ｓｐ ｐ ｒｕ ｅ ｈ ｙ ｔ ｔ ｅｅ ｔｉ ｌ ｌ ｓ ｍｐ ｅ ｎ ｔ ｅ ｌｎ ｉ ｉａ Ｋ ｒ ｙ ｔｒ ｓｓｌ ｐ ｍｏ ，ａ ｄ ｍｅ Ｆ ｈ ｌ ｆｔ ｅ ｏ ｏ ｉ ｕ ｌ ｏ ｓ ｎ ｈ
关 键 词 ：克尔效应 ； 磁滞 回线；克 尔旋转 角；椭偏率 中 图分 类 号 ：０ ４ 文 献 标 志 码 ：Ｂ ４１ 文章 编号 ：１７ ６ ２—４５ （０ １ ０ ０ ２ ０ ５ ０ ２ １ ）４— ０５— ３
Ｔｅ ｔｔ ｅ Ｆｅ ｒ ｍ ａ ｎ ｔｃ Ｆｉ ｙ ｔ ｅ Ｓ ｓｅ ｏ ｓ ｈ ｒ ｏ ｇ ｅ ｉ ｌ ｂ ｈ ｙ ｔ ｍ ｆＦＤ —Ｓ ＯＫＥ ｍ — Ｍ
・
２ ６・
实验科学与技术
２ １ 年 ８月 ０１
面并且平行于人射面；（ ） 向克尔效应 ，其磁化 ２纵
方向在样品膜面内，并且平行于入射面 ；（ ） 向 ３横
克尔效应 ， 其磁化方向在样品膜面内，并且垂直于 入射面。 在图 ｌ 的光路中 ， 假设取入射光 为 Ｐ偏振 光 ， 其电场矢量 平行于入射 面， 当光线从 磁化 了的 样品表面反射时 ， 由于克尔效应反射光 中含有很小 的垂直于 层 的电场分量 ，如图 ２ 。 所示。
二维CrI_(3)晶体的磁性测量与调控
专题: 二维磁性材料
二维CrI3晶体的磁性测量与调控*张颂歌1)2)# 陈雨彤1)3)# 王宁4) 柴扬3) 龙根1)† 张广宇1)5)‡
1) (松山湖材料实验室, 东莞 523808)
2) (香港理工大学纺织及制衣学系, 香港 999077)
3) (香港理工大学应用物理学系, 香港 999077)
4) (香港科技大学物理系, 香港 999077)
5) (中国科学院物理研究所, 北京凝聚态物理国家研究中心, 中国科学院大学物理科学学院, 北京 100190)
(2020 年12 月23日收到; 2021 年1 月18日收到修改稿)
长久以来, 人们普遍相信低维(三维以下)长程序无法在任何有限的温度下稳定存在. 这是因为温度带来的热涨落会破坏由各向同性的短程相互作用支撑的低维体系中对称性破缺的有序态. 然而, 这个定理同时要求相互作用是短程且各向同性的. 事实上很多低维体系是不满足这两个限定条件的. 比如二维CrI3晶体中由于强各向异性的存在, 其磁子色散关系中有禁带存在. 当温度值远远低于该禁带宽度时, 磁子无法被温度大规模激发, 该二维体系中的长程磁序也就不会被破坏. 人们已经利用不同的手段对二维原子层厚度CrI3中的磁序进行了表征, 并且做了大量尝试来调控该体系中的磁性结构. 本文主要综述了CrI3二维磁性材料的生长、磁性结构测量和磁性结构调控, 并对下一阶段的工作从基础凝聚态物理研究以及电子工程应用角度做出展望.
关键词：碘化铬, 二维磁性材料, 磁性测量, 磁性调控
PACS：75.70.–i, 75.50.–y, 75.50.Pp DOI: 10.7498/aps.70.20202197
表面磁光克尔效应实验Ver2.0
图 9 SMOKE 前置放大器前面板示意图
探测器输入通过另外一根音频线可以将探测器检测的光信号送入光功率计中显 示(注意：这时主要用来检测光信号，属于手动调节，如果需要电脑采集时，必 须将探测器信号送入“光路输入”)。“DC3V 输出”用作激光器电源。
图 10 SMOKE 前置放大器后面板示意图
B E K O M S D F
W u 0 0 0 2 W u 0 0 2
表面磁光克尔效应实验系统
调零 调零
光路信号
自动/手动
电源
磁路信号
自动/手动
T m W u
特斯拉计
光功率计
W u 0 2 W u 2
8 / 1 4 / 1 2 / 1
8 / 1 4 / 1 2 / 1
1
1
调零
调零
上海复旦天欣科教仪器有限公司
【实验目的】
1. 了解磁光及磁光克尔效应的原理； 2. 认识金属材料的磁性及其差异； 3. 利用磁光克尔效应测量、研究磁性材料的磁性。
【实验原理】
表面磁光克尔效应是指铁磁性样品(如铁、钴、镍及其合金)的磁化状态对于 从其表面反射的光的偏振状态的影响。当入射光为线偏振光时，样品的磁性会引 起反射光偏振面的旋转和椭偏率的变化。 如图 1 所示，当一束线偏振光入射到样品表面上时，如果样品被磁化，会
Es k i k Ep
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H 'ex
2018/11/21
5
实验仪器
ROTMOKE
rot: a rotating magnetic field
α
Incident light
Reflection light
2018/11/21
6
试验样品
Si, Cu(127.5Å), IrMn(0~30Å), Co(38Å), Cu(42.5Å) IrMn 反铁磁 Co 铁磁
U/ V
θ
H/Oe
H/Oe
2018/11/21
4
磁各向异性
易磁化轴，easy axis 难磁化轴，hard axis
E K1 sin2 M S Hex cos M S H cos
l ( ) H sin( )
H K1 2 K1 Ms
1 ' H K 1 sin 2 H ex sin 2
2018/11/21
7
试验结果
E K1 sin2 M S Hex cos M S H cos
l ( ) H sin( ) 1 ' H K 1 sin 2 H ex sin 2
H K1
2 K1 Ms
H 'ex
2 H ex Ms
200 100 0 -100 -200 -300 -400 -500 -2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32
IrMn thickness(A)
IrMn Thickness(A)
2018/11/21
9
谢 谢！
2018/11/21
10
磁光克尔效应测量磁各向异性
学生：刘方泽 黄鑫 指导教师：吴义政
2018/11/21
ห้องสมุดไป่ตู้
1
磁滞回线
2018/11/21
2
表面磁光克尔效应
surface magneto-optic Kerr effect, SMOKE
1、概念 2、分类
2018/11/21
3
U U 0 (1
2
)
bM
m
l / Oe
θ α
mx
θ
K1=156.2±5.5
2018/11/21
Hex=1.4±2.7
8
160 140 120 100
K1 Kex A
Hc He
700 600 500 400 300
H/Oe Y Axis Title
80 60 40 20 0 -20 -40 2 4 6 8 10
H/Oe Title Y Axis