磁光克尔效应概述

磁光克尔效应作为表面磁学的重要实验手段，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间的相变行为等问题的研究。磁光克尔法是测量材料特性特别是薄膜材料物性的一种有效方法。

简介

在1845年，Michael Faraday首先发现了磁光效应，他发现当外加磁场加在玻璃样品上时，透射光的偏振面将发生旋转的效应，随后他在外加磁场之金属 表面上做光反射的实验，但由于他所谓的表面并不够平整，因而实验结果不 能使人信服。1877年John Kerr在观察偏振化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两位学者进行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，成功地得到一原子层厚度磁性物质之磁滞回线，并且提出了以SMOKE(surface magneto-optic Kerr effect的缩写)来作为表面磁光克尔效应，用以表示应用磁光克尔效应在表面磁学上的研究。由于此方法致磁性解析灵敏度达一原子层厚度，且仪器配置合于超高真空系统之工作，因而成为表面磁学的重要研究方法。 表面磁光克尔效应实验系统是表面磁性研究中的一种重要手段，它在磁性超薄膜的磁有序、磁各向异性、层间耦合和磁性超薄膜的相变行为等方面的研究中都有重要应用。应用该系统可以自动扫描磁性样品的磁滞回线，从而获 得薄膜样品矫顽力、磁各异性等方面的信息。

表面磁光克尔效应(surface magneto-optic Kerr effect，缩写为SMOKE)作为表面磁学的重要实验手段，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间的相变行为等问题的研究.自1985年代以来相继出现了多种SMOKE实验方案.由于SMOKE要求能够达到单原子层磁性检测的灵敏度，因此对于光源和检测手段提出了很高的要求.目前国际上比较常见的是用输出功率很稳定的偏振激光器.如Bader等人采用的高稳定度偏振激光器，其稳定度小于0.1。也有用Wollaston棱镜分光的方法，降低对激光功率稳定度的要求.Chappert等人的方案是将从样品出射的光经过Wollaston棱镜分为I和P偏振光，再经过测量它们的比值来消除光强不稳定造成的影响.但这种方法的背景信号非常大，对探测器以及后级放大器的要求很高.也有人采用普通的氦氖激光器在起偏器后加分光镜，将信号分为信号光束和参考光束，通过测量二者的比值来消除由于激光器光强和偏振面不稳定造成的影响.本文给出的SMOKE新型测量系统，采用更为普通的半导体激光器作光源，用常见硅光电池进行克尔信号的采集，同样成功地得到了磁滞回线，且整个系统有较高的检测灵敏度。因此，它是一种普适方案，在一些科研机构和大学近代物理实验室使用后，均取得了良好的实验效果。

磁光信息存储是近年发展起来的新技术，是对传统信息存储技术的革新。开发更多、性能更加优越，而且实用的磁光介质材料是当前信息存储领域的一项重要的任务。测量磁光介质的克尔转角则是研究这些材料的基本手段和方法。对于非开发人员来讲，测量磁光克尔转角的实验一方面能够提高进行物理综合实验的能力，另一方面对信息存储的新技术将有更加深刻的理解，能启发他们利用物理原理在信息存储技术等领域提出新的设想，做出新的贡献。