探秘磁性材料的神奇之光——磁光克爾

 
01磁光克爾效應的時代背景    
一個美妙的推論，h/p=λ，光具有粒子性和波動性。
——德布羅意
 
光具有波動性和粒子性，磁光克爾效應是利用光的波動性質(zhì)。
 
利用光作為媒介實現(xiàn)檢測及檢驗，是生活和科學研究中常見的技術(shù)手段，例如利用光的散射原理，分析物體表面的微觀紋理特征；利用不同波長的光強分布實現(xiàn)光學成像技術(shù)，將物體表面的細節(jié)和特征以圖像的形式記錄下來；利用光的干涉衍射，分析間隙或者薄膜的厚度以及形貌分析；利用光的空間分布調(diào)制，完成投影圖像的放大或微縮。
 
磁性材料一直以來都是科學家和工程師們的研究熱點，因為它們在數(shù)據(jù)存儲、傳感器技術(shù)、電子設(shè)備等領(lǐng)域有著廣泛的應用。而磁光克爾效應（MOKE）作為一種重要的表征和研究磁性材料的方法，推動著這一領(lǐng)域的發(fā)展。在這篇推文中，我們將簡單介紹磁光克爾效應，探索它在科學和工程中的奇妙應用。
 
本文中的磁光克爾效應，主要展現(xiàn)光在偏振方面的應用。
 
02磁光克爾效應是什么？  
磁光克爾效應是一種物理現(xiàn)象，它描述了光入射到介質(zhì)材料后，其偏振相關(guān)的物理屬性會發(fā)生的變化。這個效應是根據(jù)法國物理學家約翰·克爾（John Kerr）于1877年首次觀察到的，他發(fā)現(xiàn)當光線照射在鐵磁體表面時，反射光的偏振狀態(tài)會發(fā)生改變。這一現(xiàn)象后來被稱為克爾效應，而磁光克爾效應則是一種使用偏振光來研究材料磁性質(zhì)的技術(shù)。
 
03奇妙的MOKE技術(shù)及其應用領(lǐng)域
 
MOKE技術(shù)的原理非常簡單，但卻異常強大。它使用帶有偏振光束照射在磁性材料表面，然后檢測反射光的偏振狀態(tài)。根據(jù)反射光的偏振狀態(tài)變化，我們可以獲得關(guān)于材料磁性的豐富信息。MOKE技術(shù)的應用非常廣泛，包括但不限于以下領(lǐng)域：

• 數(shù)據(jù)存儲

 
MOKE技術(shù)在硬盤驅(qū)動器等數(shù)據(jù)存儲設(shè)備中發(fā)揮著重要作用。它可以幫助檢測和控制磁性材料的磁翻轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)高密度的數(shù)據(jù)存儲。
 
2. 材料研究
磁光克爾效應被廣泛用于研究磁性材料的性質(zhì)和行為�？茖W家可以使用MOKE來測量材料的磁滯回線、磁導率和磁疇結(jié)構(gòu)等信息，這對于開發(fā)新型磁性材料具有重要價值。 圖4 CuCrTe二維磁性材料磁場翻轉(zhuǎn)(拍攝于托托科技的磁光克爾設(shè)備)
 
3.磁性傳感器
 
MOKE技術(shù)還應用于制造高靈敏度的磁性傳感器，用于測量磁場的強度和方向。這些傳感器在導航、醫(yī)學影像、礦業(yè)勘探等領(lǐng)域中都有廣泛應用。 圖5 條形磁鐵的磁場分布(來源于百度圖片)
 

• 磁性薄膜

圖6 磁性薄膜磁疇檢測（拍攝于托托科技的磁光克爾設(shè)備）
 
對于磁性薄膜的研究和應用，MOKE技術(shù)是不可或缺的工具。它可用于調(diào)查薄膜中的自旋結(jié)構(gòu)和磁各向異性，這對于開發(fā)磁性儲能器件和傳感器至關(guān)重要。
 
04托托科技磁光克爾的發(fā)展路線
 
托托科技是一家快速成長的技術(shù)驅(qū)動型企業(yè)，是專注于光學顯微加工及光學顯微檢測的光學儀器設(shè)備制造廠商。
 
托托科技自主研發(fā)生產(chǎn)的磁光克爾綜合測試平臺具有高質(zhì)量磁疇成像、多激勵源/多功能測試平臺以及高穩(wěn)定性，操作便捷的優(yōu)點。
 
相較于傳統(tǒng)的單點磁滯回線測量儀，托托科技的磁光克爾顯微綜合測試設(shè)備，可以追蹤平面內(nèi)數(shù)百萬點的實時磁性動態(tài)信息。結(jié)合該成像系統(tǒng)提供的直流探針，高頻探針，樣品的測試無比便捷。實現(xiàn)在室溫條件下測試垂直各向異性/面內(nèi)各向異性材料，材料的磁疇反轉(zhuǎn)過程，成像清晰，拍攝速度達到 30幀/秒。 
 
托托科技提供的標準系統(tǒng)按照性能優(yōu)先，穩(wěn)定性優(yōu)先的設(shè)計思路，可以滿足實驗室研究及工業(yè)生產(chǎn)中各種相關(guān)材料的測試需求。標準設(shè)備中提供了磁場激勵、電流激勵等多種選項，是客戶在自旋特性研究中的得力測試平臺。
 
05托托科技磁光克爾綜合測試平臺 圖7 托托科技磁光克爾顯微鏡綜合測試設(shè)備
 
隨著科技的不斷進步，MOKE技術(shù)也在不斷發(fā)展和演進。研究人員正在不斷改進MOKE實驗裝置，以提高其靈敏度和分辨率。同時，MOKE技術(shù)也被應用于新興領(lǐng)域，如自旋電子學和磁性拓撲材料研究。
 
總而言之，磁光克爾效應（MOKE）是一項令人驚嘆的技術(shù)，它為我們提供了深入研究和理解磁性材料的機會。通過MOKE技術(shù)，我們能夠在磁性世界中揭示更多的奧秘，并將其應用于各種領(lǐng)域，從數(shù)據(jù)存儲到磁性傳感器，再到未來的科學探索。MOKE，是探索磁性世界的神奇之光。