磁光记录材料
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尔角，记为θk。 根据入射光的传播方向相对于磁性材料表面
的磁化强度的不同，有三种克尔效应：
（1）极向克尔效应 此时磁化方向垂直于反射面。
（2）纵向克尔效应 此时磁化方向与反射面、入射面平行。
（3）横向克尔效应 此时磁化方向处于反射面内且垂直于
反射面。 见图12- 2
a.
b.
c.
图12-2 磁光克尔效应
1.纹间，纹间存贮信息， 2.导向纹路，寻址用 3. 基片一般为聚碳酸脂， 4.保护膜，常用SiN、SiO， 作用使磁光薄膜性能稳定，不被氧化。 5. 磁光薄膜，30微米 6.反射层，常用铝,作用使入射光产生多次反射，从
而使反射后的克尔角度增大。
磁光记录薄膜材料 选择原则： （1）单轴各向异性 （2）各向异性常数ku大 （3）磁化强度与矫顽力的乘积比较大 （4）材料具有高于室温但又不是太高的的居里
非常大的MR比 ，大于 6 ％
a. 纳米颗粒材料 MR比: 6～20％
b. 多层膜 电阻变化率: 10～100％
（ 3 ） 庞 磁 电 阻 材 料 (CMR, colossal magnetoresistance)
电阻变化率: 105～108 ％
MR效应与材料进展见图12-12
图12-12 MR效应与材料进展
重写过程： 先擦去原有信息，再重新记录。
擦去过程： 用连续光照射整个磁光盘，同时外加一
个与记录磁场强度相同但方向相反的磁场， 使磁光盘的磁矩全部沿外加磁场方向排列， 便擦去了旧信息，图12－9。然后，再进行 新信息的记录。
图12-9 擦去过程
磁光盘的构造： 磁光盘的构造如图12-10 所示。
图12-10 磁光盘的构造
当矫顽力下降到小于外加的记录磁场 时，该材料区域的磁矩就会反转为沿外 加记录磁场的方向排列， 图12-8 。
图12-8 磁光记录示意图
如果磁矩向上为0，向下为1，这样就将光的强、 弱以磁矩0、1的方式记录下来。
磁光记录密度：反比于最小磁畴的直径、激光 光束的直径。
磁畴直径与畴壁能成正比，与记录材料的饱和 磁化强度与矫顽力的乘积成反比。所以大的乘积 有利于提高记录密度。
二. 纳米颗粒巨磁电阻材料 1．纳米颗粒
直径小于100nm的颗粒称为纳米颗粒。
2．纳米颗粒巨磁电阻材料 是由纳米量级的铁磁性相与非磁性导体
相所构成的具有巨磁电阻效应的材料。
3.类型 （1）纳米颗粒薄膜 （2）纳米颗粒薄带 （3）纳米颗粒块体材料
4．合金系 （1）合金系二组元的特性
a.其中一相是磁性相 b.另一相为非磁性高导电相 c.固态时即不形成化合物也互不溶解（溶 解度极小）
温度，100－300 （5）良好的热稳定性 （6）有较大的且受温度影响较小的克尔角和反
射率
常用磁光薄膜材料： （1） 多晶体
优点：克尔角、矫顽力较大 缺点：存在大量晶界，使磁畴形状发生混乱， 容易产生光的漫反射，因而噪声大，信噪比低。 （2）金属非晶薄膜 R-TM非晶薄膜、HR-TM非 晶薄膜、LR-TM非晶薄膜 （3）石榴石铁氧体薄膜 （4）人工超晶格磁性膜 PtCo、PdCo
材料
含Tb的顺磁性玻璃 含Pb的反磁性玻璃 含Eu的顺磁性玻璃 TGG(Tb3Ga5O12) TAG(Tb3Al5O12) Cd0.55Mn0.45Te CdMnHgTe
波长 μm
0.633 0.633 0.65 0.633 0.633 0.633 0.86
Verdet常数 min.Oe-1.cm-1
a. 极向 b.纵向 c.横向
图12-3 法拉第效应和极向克尔效应
三. 典型磁光材料
1．磁光非晶薄膜(克尔效应)
表12-1 一些典型R-TM非晶薄膜及其性能
Gd-Co
居里温度
℃ ~600
克尔角
θk(o)
0.35
Gd-Fe
~220
0.30
Tb-Fe
~130
0.25
Dy-Fe
~70
0.41
Gd-Tb-Fe ~160
-0.331 0.072 -0.366 -0.461 -0.625 -6 -5.6
图12-4 克尔效应随波长的变化
四. 应用 1．光隔离器 利用法拉第效应。
图12-5 光隔离器原理图
2．磁光记录 利用克尔效应的磁记录。 磁光记录的特点；兼有光记录的大容
量和磁记录的可重写性。 磁光记录膜：磁光记录薄膜是垂直记
0.42
Gd-Tb-Co ~300
0.44
Tb-Fe-Co ~280
0.44
Dy-Fe-Co 250
0.42
测定波长 nm 633 633 633 633 800
633
633 633
(2) 法拉第旋转器件用材料(法拉第效应)
材料YIG, 透明铁磁性体， （Y3Fe5O12,即铁钇石榴石）
表12-2 短波长用法wenku.baidu.com第旋转器件用材料
表12-3 常用磁光薄膜材料
巨磁电阻材料
一. 概述 1.磁电阻
磁场可以使许多金属的电阻发生变 化，这种由磁场引起的电阻变化现象称 为磁电阻（magnetoresistance, MR）效 应。
2．表征参数 表征磁电阻效应大小的常用参数为
MR比，其定义由以下几种:
（ R0－R）/ Rmin ×100％， ＋∞ 0
录薄膜，其易磁化方向垂直于膜面，磁 矩只能向上或向下排列，如图12-6 所示
图12-6 磁光记录膜
磁光记录过程： 记录信息时，对磁光薄膜材料外加一
个小于其矫顽力的记录磁场，同时加一 个表示信息的脉冲激光。受到脉冲激光 照射的材料区域，由于吸收光能而温度 上升，矫顽力下降，如图12-7 所示。
图12-7 磁光薄膜材料的矫顽力
磁光记录材料
二. 法拉第效应与克尔效应 1．法拉第效应
1845年法拉第发现的磁光效应。 线偏振光透过材料时所引起的偏振面的旋转 称为法拉第效应。 见图12－1。
图12-1 法拉第旋转效应
2．克尔效应 偏振光在材料表面反射时所引起的偏振面的
旋转称为克尔效应。 反射光与入射光的偏振面之间的夹角称为克
（R0－R）/ R0 ×100％， 0 100％
R/ R0 ，10
3. 磁电阻材料的类型 （1）各向异性磁电阻材料（ AMR ）
铁磁性材料
MR比: 2～6％
MR比与电流与磁场的夹角有关
见图12－11
-
S N
+
（ 2 ） 巨 磁 电 阻 材 料 （ GMR, giant magnetoresistance）
的磁化强度的不同，有三种克尔效应：
（1）极向克尔效应 此时磁化方向垂直于反射面。
（2）纵向克尔效应 此时磁化方向与反射面、入射面平行。
（3）横向克尔效应 此时磁化方向处于反射面内且垂直于
反射面。 见图12- 2
a.
b.
c.
图12-2 磁光克尔效应
1.纹间，纹间存贮信息， 2.导向纹路，寻址用 3. 基片一般为聚碳酸脂， 4.保护膜，常用SiN、SiO， 作用使磁光薄膜性能稳定，不被氧化。 5. 磁光薄膜，30微米 6.反射层，常用铝,作用使入射光产生多次反射，从
而使反射后的克尔角度增大。
磁光记录薄膜材料 选择原则： （1）单轴各向异性 （2）各向异性常数ku大 （3）磁化强度与矫顽力的乘积比较大 （4）材料具有高于室温但又不是太高的的居里
非常大的MR比 ，大于 6 ％
a. 纳米颗粒材料 MR比: 6～20％
b. 多层膜 电阻变化率: 10～100％
（ 3 ） 庞 磁 电 阻 材 料 (CMR, colossal magnetoresistance)
电阻变化率: 105～108 ％
MR效应与材料进展见图12-12
图12-12 MR效应与材料进展
重写过程： 先擦去原有信息，再重新记录。
擦去过程： 用连续光照射整个磁光盘，同时外加一
个与记录磁场强度相同但方向相反的磁场， 使磁光盘的磁矩全部沿外加磁场方向排列， 便擦去了旧信息，图12－9。然后，再进行 新信息的记录。
图12-9 擦去过程
磁光盘的构造： 磁光盘的构造如图12-10 所示。
图12-10 磁光盘的构造
当矫顽力下降到小于外加的记录磁场 时，该材料区域的磁矩就会反转为沿外 加记录磁场的方向排列， 图12-8 。
图12-8 磁光记录示意图
如果磁矩向上为0，向下为1，这样就将光的强、 弱以磁矩0、1的方式记录下来。
磁光记录密度：反比于最小磁畴的直径、激光 光束的直径。
磁畴直径与畴壁能成正比，与记录材料的饱和 磁化强度与矫顽力的乘积成反比。所以大的乘积 有利于提高记录密度。
二. 纳米颗粒巨磁电阻材料 1．纳米颗粒
直径小于100nm的颗粒称为纳米颗粒。
2．纳米颗粒巨磁电阻材料 是由纳米量级的铁磁性相与非磁性导体
相所构成的具有巨磁电阻效应的材料。
3.类型 （1）纳米颗粒薄膜 （2）纳米颗粒薄带 （3）纳米颗粒块体材料
4．合金系 （1）合金系二组元的特性
a.其中一相是磁性相 b.另一相为非磁性高导电相 c.固态时即不形成化合物也互不溶解（溶 解度极小）
温度，100－300 （5）良好的热稳定性 （6）有较大的且受温度影响较小的克尔角和反
射率
常用磁光薄膜材料： （1） 多晶体
优点：克尔角、矫顽力较大 缺点：存在大量晶界，使磁畴形状发生混乱， 容易产生光的漫反射，因而噪声大，信噪比低。 （2）金属非晶薄膜 R-TM非晶薄膜、HR-TM非 晶薄膜、LR-TM非晶薄膜 （3）石榴石铁氧体薄膜 （4）人工超晶格磁性膜 PtCo、PdCo
材料
含Tb的顺磁性玻璃 含Pb的反磁性玻璃 含Eu的顺磁性玻璃 TGG(Tb3Ga5O12) TAG(Tb3Al5O12) Cd0.55Mn0.45Te CdMnHgTe
波长 μm
0.633 0.633 0.65 0.633 0.633 0.633 0.86
Verdet常数 min.Oe-1.cm-1
a. 极向 b.纵向 c.横向
图12-3 法拉第效应和极向克尔效应
三. 典型磁光材料
1．磁光非晶薄膜(克尔效应)
表12-1 一些典型R-TM非晶薄膜及其性能
Gd-Co
居里温度
℃ ~600
克尔角
θk(o)
0.35
Gd-Fe
~220
0.30
Tb-Fe
~130
0.25
Dy-Fe
~70
0.41
Gd-Tb-Fe ~160
-0.331 0.072 -0.366 -0.461 -0.625 -6 -5.6
图12-4 克尔效应随波长的变化
四. 应用 1．光隔离器 利用法拉第效应。
图12-5 光隔离器原理图
2．磁光记录 利用克尔效应的磁记录。 磁光记录的特点；兼有光记录的大容
量和磁记录的可重写性。 磁光记录膜：磁光记录薄膜是垂直记
0.42
Gd-Tb-Co ~300
0.44
Tb-Fe-Co ~280
0.44
Dy-Fe-Co 250
0.42
测定波长 nm 633 633 633 633 800
633
633 633
(2) 法拉第旋转器件用材料(法拉第效应)
材料YIG, 透明铁磁性体， （Y3Fe5O12,即铁钇石榴石）
表12-2 短波长用法wenku.baidu.com第旋转器件用材料
表12-3 常用磁光薄膜材料
巨磁电阻材料
一. 概述 1.磁电阻
磁场可以使许多金属的电阻发生变 化，这种由磁场引起的电阻变化现象称 为磁电阻（magnetoresistance, MR）效 应。
2．表征参数 表征磁电阻效应大小的常用参数为
MR比，其定义由以下几种:
（ R0－R）/ Rmin ×100％， ＋∞ 0
录薄膜，其易磁化方向垂直于膜面，磁 矩只能向上或向下排列，如图12-6 所示
图12-6 磁光记录膜
磁光记录过程： 记录信息时，对磁光薄膜材料外加一
个小于其矫顽力的记录磁场，同时加一 个表示信息的脉冲激光。受到脉冲激光 照射的材料区域，由于吸收光能而温度 上升，矫顽力下降，如图12-7 所示。
图12-7 磁光薄膜材料的矫顽力
磁光记录材料
二. 法拉第效应与克尔效应 1．法拉第效应
1845年法拉第发现的磁光效应。 线偏振光透过材料时所引起的偏振面的旋转 称为法拉第效应。 见图12－1。
图12-1 法拉第旋转效应
2．克尔效应 偏振光在材料表面反射时所引起的偏振面的
旋转称为克尔效应。 反射光与入射光的偏振面之间的夹角称为克
（R0－R）/ R0 ×100％， 0 100％
R/ R0 ，10
3. 磁电阻材料的类型 （1）各向异性磁电阻材料（ AMR ）
铁磁性材料
MR比: 2～6％
MR比与电流与磁场的夹角有关
见图12－11
-
S N
+
（ 2 ） 巨 磁 电 阻 材 料 （ GMR, giant magnetoresistance）