在過去的二十年里,人們開發(fā)了掃描MOKE顯微鏡來分析面內(nèi)和面外的磁化分量景描。對超薄磁層進行精確十办、可靠秀撇、快速、非接觸式的高空間分辨率磁測量向族,是發(fā)展新的數(shù)據(jù)記錄和讀取技術(shù)必不可少的手段。
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磁光克爾效應(yīng)(MOKE)裝置
磁光克爾效應(yīng)(MOKE)是測量圖像化磁性薄膜磁化強度的一種方法件相≡倥ぃ克爾效應(yīng)是指入射線偏振光經(jīng)磁性材料反射后偏振態(tài)的變化在超薄層的情況下,這種效應(yīng)通常被稱為表面磁光克爾效應(yīng)由于采用激光束檢測樣品的磁化強度夜矗,該方法是非接觸式的泛范,可用于真空沉積室的原位檢測。
MOKE測量的典型設(shè)置包括穩(wěn)定的低噪聲光源侯养,通常是連續(xù)波激光器敦跌,定義入射光偏振的線性偏振器,位于可變磁場中的樣品支架逛揩,分析儀和檢測器柠傍。一般來說,整個光學(xué)系統(tǒng)的光噪聲和電子噪聲辩稽,包括光的產(chǎn)生和檢測惧笛,決定了被測MOKE信號的質(zhì)量。闡述了大量不同的MOKE測量方案逞泄,以提高信噪比患整。傳統(tǒng)的方法是基于測量反射光強度通過分析儀失諧約4-7?從消光位置。這個簡單的方案保證了較大可實現(xiàn)的信噪比喷众,而不需要對給定的克爾旋轉(zhuǎn)進行任何共模噪聲抑制檢測。使用Wollaston棱鏡而不是標(biāo)準(zhǔn)的Glan-Taylor或GlanThomson分析儀到千,通巢常可以增強這種設(shè)置。用微分光學(xué)探測器測量正交偏振光和空間分離光憔四。在這種測量方案中膀息,通過手動或電動旋轉(zhuǎn)沃拉斯頓棱鏡來平衡信號。進一步的MOKE改進包括使用機械切刀了赵、法拉第旋轉(zhuǎn)器潜支、和光彈性調(diào)制器的鎖定測量技術(shù)。提出的MOKE測量方法是基于霍布斯引入的自動平衡檢測來抑制共模噪聲柿汛。實驗裝置的示意圖如圖1所示冗酿。MOKE系統(tǒng)的前端是He-Ne激光器(JDS單相1137P型,λ = 632.8 nm),線偏振光束總功率為7 mW已烤。光束直徑為0.8 mm (FWHM)鸠窗,其zui大噪聲(rms)為0.2%妓羊,8 h內(nèi)zui大漂移小于2.5%胯究。zui小極化比為500:1。
圖1.MOKE實驗裝置
如圖1所示躁绸,使用望遠(yuǎn)鏡T (LINOS G038658000裕循,光束擴展系統(tǒng)4倍)將激光束放大到一個直徑5毫米,以便在樣品上實現(xiàn)較小的聚焦光束光斑尺寸净刮。格蘭-湯姆遜偏振器P產(chǎn)生的s偏振光相對于樣品的幾何形狀剥哑。分束器BS (ThorLabs BSF05-A1)用于將激光束分成參考部分和信號部分。經(jīng)過鏡面M的反射后淹父,參考光束被引導(dǎo)到自動平衡差分檢測器的參考輸入端株婴。信號束由非球面凸透鏡FL1 (ThorLabs 352240-B)聚焦到樣品表面S上暑认,角度為40?從樣品法線測量困介。反射光束通過第二非球面凸透鏡FL2 (ThorLabs 352240B)進行準(zhǔn)直。為了提高精度和自動定位蘸际,聚焦和準(zhǔn)直鏡頭安裝在壓電驅(qū)動的自制定位器上座哩。準(zhǔn)直光束由Glan-Thomson偏振器A分析,由凸透鏡SFL (ThorLabs AC254-075-A1)通過可移動金屬反射鏡(保護鋁涂層)RM聚焦到自動平衡探測器的信號輸入端粮彤「睿或者,移除反射鏡RM將光束引導(dǎo)到ccd相機导坟。無限共軛透鏡FL2和SFL將樣品表面投射到CCD相機上屿良。分析后的樣品放置在固定在手動x - y平移臺(LINOS XY 85-16-S)上的樣品架上。該平臺配備了一個自制的高精度定位系統(tǒng)惫周,由一個計算機控制的3通道高壓源(Thorlabs MDT693A)驅(qū)動,總行程范圍為9 μm闯两。電磁鐵EM在樣品體積中產(chǎn)生磁場褥伴。放置在樣品附近的定制霍爾傳感器H測量施加磁場的值⊙牵可編程雙極電流源(DANFYSIK DF7000-75-20)重慢,zui大輸出電流為±20 A,為電磁鐵產(chǎn)生所需的電流逊躁。
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