目录第一章引言2第二章.DOCVIP

目 录 引言 ………………………………………………2 SMOKE实验原理………………………………3 SMOKE测量系统………………………………9 光路部分……………………………………………9 电路部分……………………………………………12 SMOKE中的DAQ和计算机控制……………18 4.1 输入输出信号的类型及相应对DAQ的要求………18 4.2 输入信号的连接方式…………………………………20 实验数据采集和控制软件………………………24 5.1 程序主要模块…………………………………………24 5.2 程序的界面和操作……………………………………25 试验结果及分析…………………………………27 参考文献……………………………………………………28 感谢…………………………………………………29 引 言 1845年，Michael Faraday首先发现介质的磁化状态会影响透射光的偏振状态，这就是Faraday。1877年，John Kerr发现抛光铁磁体对反射光的偏振状态也会产生影响。即磁光Kerr。1985年Moog和Bader对铁超薄膜的磁光Kerr效应测量，成功地得到一个原子层厚度磁性物质的磁滞回线，将SMOKE技术应用于表面词学。 由于SMOKE所表现出的亚原子单层的磁性探测灵敏度和易于与超高真空系统结合的特点使得它在近些年已经发展称为一种重要的和常规的研究薄膜磁学性质的技术。它被广泛应用于研究表面超薄膜的磁有序、磁性相变、磁各向异性，以及层间耦合等多种磁学现象。近来，由于自旋霍尔效应的备受关注和磁光记忆材料的不断研究开发，不论在科研还是在实用中，SMOKE都扮演着越来越重要的角色。 本实验装置是在科研实验室的表面磁光克尔效应测量系统的基础上加以简化，由上届师姐王祯钰搭建的，可用来研究超薄膜的磁滞回线，磁异向性等超薄膜磁性性质。 第二章 SMOKE实验原理 当一束偏振光打到样品表面时，如果样品是各向异性的，那么反射光的偏振方向会发生偏转，而如果此时样品还处在铁磁状态，那么由于铁磁性会导致反射光偏振免额外再转过一个小角度，这个小角度叫做Kerr旋转角 。由于样品对p光和s光的吸收率是不一样的，即使样品处于非磁状态，反射光的椭偏率也会发生变化，而铁磁性会导致椭偏率有一个附加变化，这个变化叫做Kerr椭偏率 。由于Kerr旋转角 和Kerr椭偏率 都是磁化强度M的函数，因此，可以通过测量 或 的变化，而推知M的变化。 从宏观上讲，磁光效应来源于介电常数张量中非对角元的不对称 。众所周知，任何光都可以堪称左旋偏振光和右旋偏振光的叠加，由于介电常数张量中非对角元的不对称性，造成左旋偏振光和右旋偏振光在样品中的传输速度不一样，从而左旋偏振光和右旋偏振光有一个相位差，于是，反射光的偏振面就发生了旋转。同理，介电常数张量中非对角元的不对称性使得样品对左旋偏振光和右旋偏振光的吸收率也不一样，这就导致了反射光椭偏率的变化。 从微观上 ，经典的看法是磁光效应是由Lorentz力引起的。电子在左旋偏振光或右旋偏振光作用下作圆周运动。在磁场作用下，电子受到一个Lorentz力 。假设磁场是沿着光传播的方向加的，那么如果电子作左旋运动，则受到的力是指向圆心的，于是运动半径会减小，导致电偶极距减小 ；反之，如果电子作右旋运动，则受到的力是背向圆心的，于是运动半径会增大，导致电偶极距增大。由此可见电子对于左旋偏振光和右旋偏振光的响应是不同的，又由于电子与光有相互作用，这就造成了磁光效应。从量子力学的角度来看，磁光效应是自旋轨道耦合的结果。在电子的坐标系中看，原来的光的电矢量变成了一个磁场，与电子的角动量发生作用，从而影响了电子的运动，即自旋轨道耦合项～（ ×P）s导致了磁光效应。 证明了自旋轨道耦合引起的波函数的变化给出磁光效应， 用微扰论给出过磁光效应的详细推导。 按照磁化强度M方向与入射面的方向的不同，磁光Kerr效应可以分为三类（如图一）：极向Kerr效应（polar）、纵向Kerr效应（longitudinal）与横向Kerr效应（transverse）。 （1）极向Kerr效应：M垂直于样品表面并且平行于入射面。信号强度随入射角的减小而增大，在0度入射时达到最大（因为此时 ，Lorentz力公式F=evBsin 中， 与入射角互余）。 （2）纵向Kerr效应：M在样品膜面内并且平行于入射面。纵向Kerr效应的强度随入射角的增大而增大，在0度时为0（因为此时，Lorentz力公式F=evBsin 中， 等于入射角）。通常情况下，纵Kerr信