基于磁光克尔效应的磁光材料表征方法

摘要

随着磁光器件如磁光存储器件、磁光传感器件、自旋电子器件等在信息、医疗、国防等技术领域的广泛应用，对高性能磁光材料的需求也日益提升，提升现有磁光材料的性能以及探索新型的磁光材料均需要高效的磁光材料表征方法。基于磁光效应的各种磁光表征技术通过测量光与磁光材料相互作用产生的新的光学各向异性实现对磁光材料器件的无损检测，而且磁光表征技术具有高测试精度、高灵敏度、高时间分辨率和高空间分辨率以及高强的磁场兼容性等优点，因此可以为磁光材料性能的研究和应用提供先进的测量工具。本文主要对基于磁光克尔效应的磁光材料表征方法进行了研究。
　　对各向异性磁性材料的纵向磁光克尔表征理论进行了研究，建立了各向异性磁光材料的纵向克尔理论模型，给出了各向异性材料的纵向磁光克尔偏转角表达式。并利用该公式对各向异性Co薄膜材料的磁光性能进行了模拟分析，分析结果表明各向异性Co薄膜的磁光性能优于各向同性Co薄膜材料，这为基于Co薄膜材料的磁光器件的研究提供了理论基础。
　　磁光椭偏技术结合了椭偏理论和磁光克尔理论，可以同时对磁光材料的光学参数和磁光参数进行表征。本文利用自制的磁光椭偏系统对CoFeB薄膜的磁光性能进行了测量，得到了CoFeB薄膜的光学常数以及磁光耦合系数，实验结果对CoFeB材料在磁性隧道结，高密度磁存储等领域的应用具有积极的意义。
　　对磁光材料的磁性机理进行研究可以更好的理解磁光材料的本质从而提高磁光材料的性能，而对磁畴的结构和行为进行研究是探索材料磁性机理最直接的方法。本文对宽视场磁光克尔成像系统的结构进行了构建，并提出了一种通过优化磁光克尔成像系统中的偏振器方位角对磁光克尔成像系统的对比度和信噪比进行优化的方法，为直观的研究磁光材料的磁畴结构行为提供了先进的测量工具。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 磁光效应

1．2 磁光椭偏技术的发展历程

1．3 基于磁光克尔效应的磁畴观测技术的发展现状

1．3．1 磁畴理论的起源与发展

1．3．2 磁畴的观测方法

1．4 论文的主要内容及章节安排

第二章 基于磁光克尔效应的磁光椭偏及磁畴成像原理

2．1 磁光克尔效应原理

2．2 磁光椭偏原理

2．3 基于磁光克尔效应的磁畴成像原理

2．3．1 磁畴理论

2．3．2 磁光显微成像理论

2．4 本章总结

第三章 各向异性磁性材料的纵向磁光克尔理论研究

3．1 各向异性磁性材料的纵向磁光克尔效应理论建模

3．2 各向异性Co／SiO2薄膜材料的纵向克尔效应理论研究

3．3 本章总结

第四章 CoFeB薄膜材料的磁光椭偏分析

4．1 磁光椭偏系统的搭建

4．2 CoFeB薄膜材料的制备

4．3 CoFeB薄膜材料的磁光椭偏分析

4．3．2 结果分析与讨论

4．4 本章总结

第五章 宽视场磁光克尔成像系统的构建及优化

5．1 宽视场磁光克尔成像系统的构建

5．1．1 磁场系统

5．2．2 光路系统

5．1．3 信号采集系统

5．2 宽视场磁光克尔成像系统成像效果优化

5．2．1 宽视场磁光克尔成像系统成像效果优化的理论建模

5．2．2 宽视场磁光克尔成像系统成像质量优化的模拟分析

5．3 本章总结

第六章 总结与展望

参考文献

致谢

主要科研成果