磁光克爾效應簡介

原理：克爾磁光效應分極向、縱向和橫向三種，分別對應物質的磁化強度與反射表面垂直、與表面和入射面平行、與表面平行而與入射面垂直三種情形。極向和縱向克爾磁光效應的磁致旋光都正比于磁化強度，一般極向的效應*，縱向次之，橫向則無明顯的磁致旋光。

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應用：克爾磁光效應的最重要應用是觀察鐵磁體的磁疇（見磁介質、鐵磁性）。不同的磁疇有不同的自發磁化方向，引起反射光振動面的不同旋轉，通過偏振片觀察反射光時，將觀察到與各磁疇對應的明暗不同的區域。用此方法還可對磁疇變化作動態觀察。

研究實驗

實驗目的

利用磁光克爾效應測量磁性薄膜的磁信號和磁滯回線，確定磁性薄膜的磁各向異性隨薄膜厚度的影響。

研究鐵磁（FM)/反鐵磁（AFM)雙層膜的交換偏置（Exchange bias）現象。

實驗原理

1 表面磁光克爾效應（surface magneto-optic Kerr effect,SMOKE)

當線偏振光入射到不透明樣品表面時,如果樣品是各向異性的,反射光將變成橢圓偏振光且偏振方向會發生偏轉.而如果此時樣品為鐵磁狀態,還會導致反射光偏振面相對于入射光的偏振面額外再轉過一小角度,這個小角度稱為克爾旋轉角θK,即橢圓長軸和參考軸間的夾角. 同時,一般而言, 由于樣品對p偏振光和s偏振光的吸收率不同,即使樣品處于非磁狀態,反射光的橢偏率也要發生變化,而鐵磁性會導致橢偏率有一附加的變化,這個變化稱為克爾橢偏率εK ,即橢圓長短軸之比.

按照磁場相對入射面的配置狀態不同, 表面磁光克爾效應可以分為3種：

a. 極向克爾效應,其磁化方向垂直于樣品表面并且平行于入射面;

b. 縱向克爾效應, 其磁化方向在樣品膜面內,并且平行于入射面;

c. 橫向克爾效應,其磁化方向在樣品膜面內,并且垂直于入射面.

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2 交換偏置（Exchange Bias）

鐵磁(FM) / 反鐵磁(AFM) 體系(如雙層膜) 在外磁場中從高于反鐵磁奈爾溫度冷卻到低溫后,鐵磁層的磁滯回線將沿磁場方向偏離原點,其偏離量被稱為交換偏置場,通常記作HE,同時伴隨著矯頑力的增加,這一現象被稱之為交換偏置.