磁光克爾效應(yīng)作為表面磁學(xué)的重要實(shí)驗(yàn)手段，已被廣泛應(yīng)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(cè)量材料特性特別是薄膜材料物性的一種有效方法。

簡(jiǎn)介

在1845年，Michael Faraday首先發(fā)現(xiàn)了磁光效應(yīng)，他發(fā)現(xiàn)當(dāng)外加磁場(chǎng)加在玻璃樣品上時(shí)，透射光的偏振面將發(fā)生旋轉(zhuǎn)的效應(yīng)，隨后他在外加磁場(chǎng)之金屬 表面上做光反射的實(shí)驗(yàn)，但由于他所謂的表面并不夠平整，因而實(shí)驗(yàn)結(jié)果不 能使人信服。1877年John Kerr在觀察偏振化光從拋光過(guò)的電磁鐵磁極反射出來(lái)時(shí)，發(fā)現(xiàn)了磁光克爾效應(yīng)(magneto-optic Kerr effect)。1985年Moog和 Bader兩位學(xué)者進(jìn)行鐵超薄膜磊晶成長(zhǎng)在金單晶(100)面上的磁光克爾效應(yīng)做了大量實(shí)驗(yàn)，成功地得到一原子層厚度磁性物質(zhì)之磁滯回線，并且提出了以SMOKE(surface magneto-optic Kerr effect的縮寫)來(lái)作為表面磁光克爾效應(yīng)，用以表示應(yīng)用磁光克爾效應(yīng)在表面磁學(xué)上的研究。由于此方法致磁性解析靈敏度達(dá)一原子層厚度，且儀器配置合于超高真空系統(tǒng)之工作，因而成為表面磁學(xué)的重要研究方法。 表面磁光克爾效應(yīng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)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(yīng)用。應(yīng)用該系統(tǒng)可以自動(dòng)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(yīng)(surface magneto-optic Kerr effect，縮寫為SMOKE)作為表面磁學(xué)的重要實(shí)驗(yàn)手段，已被廣泛應(yīng)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(lái)相繼出現(xiàn)了多種SMOKE實(shí)驗(yàn)方案.由于SMOKE要求能夠達(dá)到單原子層磁性檢測(cè)的靈敏度，因此對(duì)于光源和檢測(cè)手段提出了很高的要求.目前國(guó)際上比較常見的是用輸出功率很穩(wěn)定的偏振激光器.如Bader等人采用的高穩(wěn)定度偏振激光器，其穩(wěn)定度小于0.1。也有用Wollaston棱鏡分光的方法，降低對(duì)激光功率穩(wěn)定度的要求.Chappert等人的方案是將從樣品出射的光經(jīng)過(guò)Wollaston棱鏡分為I和P偏振光，再經(jīng)過(guò)測(cè)量它們的比值來(lái)消除光強(qiáng)不穩(wěn)定造成的影響.但這種方法的背景信號(hào)非常大，對(duì)探測(cè)器以及后級(jí)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(hào)分為信號(hào)光束和參考光束，通過(guò)測(cè)量二者的比值來(lái)消除由于激光器光強(qiáng)和偏振面不穩(wěn)定造成的影響.本文給出的SMOKE新型測(cè)量系統(tǒng)，采用更為普通的半導(dǎo)體激光器作光源，用常見硅光電池進(jìn)行克爾信號(hào)的采集，同樣成功地得到了磁滯回線，且整個(gè)系統(tǒng)有較高的檢測(cè)靈敏度。因此，它是一種普適方案，在一些科研機(jī)構(gòu)和大學(xué)近代物理實(shí)驗(yàn)室使用后，均取得了良好的實(shí)驗(yàn)效果。

磁光信息存儲(chǔ)是近年發(fā)展起來(lái)的新技術(shù)，是對(duì)傳統(tǒng)信息存儲(chǔ)技術(shù)的革新。開發(fā)更多、性能更加優(yōu)越，而且實(shí)用的磁光介質(zhì)材料是當(dāng)前信息存儲(chǔ)領(lǐng)域的一項(xiàng)重要的任務(wù)。測(cè)量磁光介質(zhì)的克爾轉(zhuǎn)角則是研究這些材料的基本手段和方法。對(duì)于非開發(fā)人員來(lái)講，測(cè)量磁光克爾轉(zhuǎn)角的實(shí)驗(yàn)一方面能夠提高進(jìn)行物理綜合實(shí)驗(yàn)的能力，另一方面對(duì)信息存儲(chǔ)的新技術(shù)將有更加深刻的理解，能啟發(fā)他們利用物理原理在信息存儲(chǔ)技術(shù)等領(lǐng)域提出新的設(shè)想，做出新的貢獻(xiàn)。