磁性材料的性能zui終取決于其局部磁疇結構及其動態(tài)特性鸵钝。因此糙臼，高橫向分辨率磁性材料的表征對于基礎研究和現(xiàn)代技術都具有重要意義，許多顯微方法已經(jīng)發(fā)展出來用于測量磁疇和磁化強度恩商。
掃描近場光學顯微鏡反射模式局部磁光克爾效應成像
洛倫茲模式透射電子顯微鏡(TEM)和帶極化分析的掃描電子顯微鏡(SEMPA)可用于高分辨率探測磁疇和磁化变逃。然而，這種方法需要昂貴的電子光學器件和真空條件怠堪，這限制了應用范圍揽乱。在原子力顯微鏡(atomic force microscopy, AFM)廣泛應用于納米尺度研究的基礎上，磁力顯微鏡(magnetic force microscopy, MFM)可用于磁成像粟矿。然而凰棉，MFM不能直接測量材料的磁化強度，只能檢測表面附近的磁雜散場陌粹。此外渊啰，為了避免影響TEM和SEMPA中的電子運動，幾乎沒有施加外磁場申屹。在MFM技術中绘证，外磁場下的測量應謹慎處理，以免磁化懸臂梁受到損傷哗讥。此外嚷那，當樣品為軟磁材料時，磁尖會對所研究的磁性結構產生影響杆煞∥嚎恚基于克爾或法拉第效應的經(jīng)典磁光學顯微鏡是研究當前外加磁場下磁疇的一種合適方法。然而决乎，經(jīng)典光學顯微鏡的分辨率受限于衍射極限队询，即約為照射光的半個波長。
掃描近場光學顯微鏡(SNOM)是一種先jin的光學顯微鏡方法构诚，它將亞波長大小的探針放置在靠近樣品表面的位置蚌斩，并對其進行光柵掃描以形成光學圖像。突破衍射極限的SNOM分辨率取決于探頭尺寸和探頭表面距離范嘱，兩者都應遠小于光的波長送膳。利用Kerr和Faraday效應，構建了許多不同配置的近場磁光成像系統(tǒng)丑蛤，包括孔徑透射叠聋、孔徑反射和無孔徑soms。在大多數(shù)這些系統(tǒng)中受裹，通過將光纖探頭彎曲到音叉的一只臂上來實現(xiàn)探頭表面距離控制碌补，這種技術效果很好，但需要為每次探測做充分的準備。此外厦章，高質量(Q)因子將掃描速度限制在相對較低的值镇匀。這些缺點給近場磁光成像實驗帶來了困難。
圖1
實驗布置示意圖如圖1所示闷袒。采用國產SNOM工作在反射模式下。探針表面距離調節(jié)是通過使用一個壓電雙晶片傳感器來實現(xiàn)的岩梳，該傳感器由兩個薄的壓電陶瓷層組成囊骤，連接到一個與地面相連的公共中心電極上。其中一個用作抖動壓電的壓電層電連接到鎖相放大器的參考信號冀值。在其上施加恒定的正弦波電壓也物，以驅動雙晶片平行于表面振動。另一層列疗，當雙晶片以其諧振頻率驅動時滑蚯，檢測壓電片產生zui大感應壓電電壓。感應電壓通過前置放大器增強抵栈，然后通過鎖相放大器解調告材。當探頭接近表面時，由于尖端與表面的相互作用古劲，傳感器的振蕩受到抑制斥赋，導致鎖相放大器的輸出信號減小。將減小的信號與反饋電路的一個設定點進行比較产艾，并利用產生的差值來控制成像時的尖端-樣本距離疤剑。
圖2
圖2給出了由這種方法產生的保偏纖維探針的光學顯微照片。用遠場p偏振相干光(= 635 nm)照射樣品闷堡“欤考慮到安裝幾何的問題，入射光的角度設置在樣品表面法線的45°左右杠览。利用保偏單模光纖探頭采集樣品近場光信號弯菊。收集的光由配備偏振分析儀的PMT (CR131, Hamamatsu, Japan)進行分析。采用閉環(huán)壓電三維定位平臺(PI517.3CL, Physik Instrument踱阿，德國)作為掃描儀误续，提供納米分辨率的運動。
圖3
對于偏振測量扫茅，為了避免金屬涂層SNOM探針的退極化效應蹋嵌，使用了未涂層的纖維探針。這些未涂覆的探針是通過測量它們在實驗中使用的波長上的偏振特性來預先選擇的葫隙。測量了不同線偏振方向的兩束入射光的偏振特性栽烂。一個平行于纖維的快軸，另一個平行于纖維的慢軸。通過轉動分析儀腺办，記錄光強的變化焰手。圖3顯示了兩個典型的歸一化光強曲線，其中正方形表示入射光的偏振方向平行于纖維的快軸時的結果怀喉，三角形表示偏振方向平行于纖維的慢軸時的結果书妻。不難發(fā)現(xiàn)，平行于快軸的偏振方向消光比約為15:1躬拢，平行于慢軸的偏振方向消光比僅為2:1左右躲履。一般來說，線偏振光在通過探針尖端時發(fā)生去極化聊闯。
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