磁微觀結(jié)構(gòu)(即磁疇及其子結(jié)構(gòu))的分析無(wú)論從基礎(chǔ)還是應(yīng)用的角度來(lái)看都是重要的涉馅。磁疇成像可以在中尺度上獲得磁性材料的基本物理性質(zhì)。此外黄虱，在磁性材料的經(jīng)典應(yīng)用以及現(xiàn)代自旋電子和自旋熱電子器件中稚矿，諸如滯后、能量損失或磁阻效應(yīng)等現(xiàn)象直接或間接地依賴于底層疇結(jié)構(gòu)捻浦，而在大多數(shù)情況下晤揣，這些結(jié)構(gòu)只能通過(guò)直接成像獲得。目前朱灿，磁疇成像技術(shù)多種多樣昧识，各有優(yōu)缺點(diǎn)。
不同磁疇成像技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)
在所有方法中盗扒，數(shù)字增強(qiáng)磁光(MO)寬視場(chǎng)克爾顯微鏡已經(jīng)成為一種完善跪楞，zui通用和靈活的實(shí)驗(yàn)室技術(shù)，用于研究磁疇侣灶。該方法基于MO Kerr效應(yīng)甸祭，即線偏振光在非透明磁性樣品反射后的偏振面發(fā)生微小變化，然后將其檢測(cè)并用于磁疇成像褥影。典型的寬視場(chǎng)克爾顯微鏡是在光學(xué)偏振反射顯微鏡的基礎(chǔ)上池户，對(duì)均勻照明的樣品應(yīng)用克勒照明技術(shù)。
根據(jù)光的相對(duì)方向凡怎、入射面校焦、光偏振面和磁化方向?qū)⒖藸栃?yīng)分為縱向昏兆、極性和橫向三種類型雌续。前兩種效應(yīng)導(dǎo)致光的偏振面旋轉(zhuǎn)，可能由橢圓貢獻(xiàn)疊加辑甜，而后一種效應(yīng)導(dǎo)致振幅變化而不是反射光的旋轉(zhuǎn)檐薯。作為一個(gè)簡(jiǎn)單的規(guī)則凝赛，由于克爾效應(yīng)的介電張量的對(duì)稱性，克爾對(duì)比度與入射光束沿傳播方向的磁化分量成正比坛缕。如圖1(a)所示墓猎，在斜入射光和p偏振光(縱向克爾效應(yīng))的情況下，反射光可以看作是規(guī)則反射振幅AN和克爾振幅AK的疊加赚楚，導(dǎo)致偏振面旋轉(zhuǎn)(小)角（6）UK AK/AN毙沾。符號(hào)(6)取決于樣品表面磁化的方向。然后宠页，如圖1(b)所示左胞，通過(guò)分析儀阻擋來(lái)自一種域類型的反射光來(lái)產(chǎn)生域?qū)Ρ瓤懿帧?duì)于垂直入射和垂直反射的光，根據(jù)上述規(guī)則(極性克爾效應(yīng))烤宙，只有面外磁化分量才會(huì)導(dǎo)致克爾對(duì)比遍烦。然而，在斜入射下躺枕，對(duì)面內(nèi)和面外磁化總是敏感的服猪。
圖1
自從引入數(shù)字圖像處理以來(lái)，獲得不含地形信息的純域?qū)Ρ榷鹊臉?biāo)準(zhǔn)技術(shù)是從無(wú)域的背景圖像中減去具有域信息的圖像拐云。這樣的參考圖像通常是通過(guò)使樣品在外部磁場(chǎng)中飽和而獲得的罢猪，需要在樣品周圍放置一些電磁鐵。由于顯微鏡的物鏡必須放置在離樣品表面非常近的地方(高倍率透鏡的距離在幾百微米之間叉瘩，低倍率物鏡的距離在幾毫米之間)膳帕，施加的磁場(chǎng)可能會(huì)誘發(fā)寄生法拉第效應(yīng)，這種效應(yīng)疊加在由樣品磁性引起的任何光旋轉(zhuǎn)上[見(jiàn)圖1(b)]房揭。這種效應(yīng)對(duì)于沿物鏡軸施加的磁場(chǎng)是重要的备闲，但是從樣品中出現(xiàn)的不均勻的面內(nèi)場(chǎng)或雜散場(chǎng)也可能在透鏡中產(chǎn)生法拉第旋轉(zhuǎn)這樣的貢獻(xiàn)可能會(huì)降低域圖像的質(zhì)量，導(dǎo)致對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的誤解捅暴，或給矢量克爾顯微鏡帶來(lái)實(shí)質(zhì)性的錯(cuò)誤恬砂。法拉第效應(yīng)zui嚴(yán)重的影響發(fā)生在克爾顯微鏡中，通過(guò)繪制圖像的整個(gè)或局部選定區(qū)域的強(qiáng)度作為磁場(chǎng)的函數(shù)(MOKE磁強(qiáng)計(jì))來(lái)測(cè)量MOKE磁化回路蓬痒。高度扭曲的循環(huán)可能會(huì)出現(xiàn)泻骤，如下面的各種例子所示∥嗌荩基于激光的室溫MOKE磁強(qiáng)計(jì)不會(huì)經(jīng)歷這樣的扭曲狱掂，因?yàn)楣鈱W(xué)元件足夠遠(yuǎn)離磁鐵。
在面內(nèi)外加磁場(chǎng)的情況下亲轨，zui近提出了一種抑制法拉第貢獻(xiàn)的優(yōu)雅解決方案趋惨。它是基于一個(gè)LED(發(fā)光二極管)燈，其中八個(gè)二極管的光被玻璃纖維引導(dǎo)到顯微鏡惦蚊，玻璃纖維的兩端對(duì)稱地排列在顯微鏡的中軸線上器虾。通過(guò)激活相對(duì)位置的led，并在相反的入射方向上減去獲得的域圖像蹦锋，實(shí)現(xiàn)了純面內(nèi)克爾靈敏度的條件兆沙。如果與相機(jī)曝光同步以脈沖方式進(jìn)行激活和減法，并且脈沖頻率高于約10 Hz莉掂，則可以獲得具有純面內(nèi)克爾對(duì)比度的“實(shí)時(shí)”域圖像葛圃，并且可以在相同條件下記錄磁化回路。有趣的是，被湮滅的不僅是極性克爾對(duì)比库正，還有物鏡中的極性法拉第效應(yīng)曲楚。由非均勻平面內(nèi)場(chǎng)或磁化體樣品邊緣出現(xiàn)的雜散場(chǎng)引起的所有極性場(chǎng)分量不再導(dǎo)致圖像和環(huán)路畸變。
然而褥符，如果在垂直磁場(chǎng)中測(cè)量垂直磁化的介質(zhì)(極性克爾顯微鏡和-磁強(qiáng)計(jì))洞渤，情況就不同了。在這種幾何結(jié)構(gòu)中属瓣，物鏡中的極性法拉第效應(yīng)是zui大的。隨著施加磁場(chǎng)的增大讯柔，它甚至可能壓倒來(lái)自樣品的克爾信號(hào)抡蛙，如圖2(a)所示。雖然CoPt薄膜的磁飽和是在磁場(chǎng)超過(guò)矯頑力后立即實(shí)現(xiàn)的魂迄，但在超過(guò)飽和的磁化回路中粗截，測(cè)量的強(qiáng)度相當(dāng)增加，而不是像通常那樣趨于平穩(wěn)捣炬。強(qiáng)度增加是由法拉第效應(yīng)引起的熊昌，法拉第效應(yīng)給Kerr信號(hào)增加了場(chǎng)相關(guān)的對(duì)比度[比較圖1(b)]。在某些臨界場(chǎng)(未示出)以上湿酸，克爾顯微鏡的相機(jī)(同時(shí)充當(dāng)MOKE磁強(qiáng)計(jì)檢測(cè)器)甚至可能“飽和”婿屹，即離開(kāi)其靈敏度范圍。
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