磁光克尔效应
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2023年3月18日发(作者：学校代码查询网)２０１２年９月第２５期
Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｖｉｓｉｏｎ
科技视界 高校科技
磁光克尔效应在多层超薄磁性膜中的应用
常林
（山东大学信息与工程学院山东济南２５０１００）
０简介
近些年来，磁光克尔效应被广泛应用于工业和科研的众
多领域。由于该方法的磁性灵敏度达到了原子厚度的级别．
而且可以在真空条件下工作，该方法称为了表面磁学的重要
研究方法。
随着科学技术的不断进步，各种应用器件的体积原来越
小，速度越来越快，纳米级别的材料的应用越来越广泛。相对
于普通的半导体器件来说，纳米级别的材料有着许多优势。
因此，获得高品质的薄膜和精确控制物质，在工业及纳米化
生产中显得尤为重要，由于在磁性传感，磁光存储等领域的
广泛应用，超薄磁性材料的需求越来越大。而由于磁光克尔
效应才探索超薄磁性材料方面的优势，世界各国无不投入大
量的资源对磁光方面进行研究。本文拓展了传统的磁光克尔
效应的方法，使之可以应用与多层膜的结构中，大大加宽了
该方法的应用范围。
１ 理论
当在磁性材料薄膜上施加一外界磁场时．该薄膜的介电
张量会产生变化，根据所加磁场的方向的不同，可分为平行
的克尔效应和垂直的克尔效应，对于两种情况的处理是基本
相同的，为了简便起见，这里我们仅讨论一种平行的克尔效
应这一种情况。在这种情况下，介电张量可以被写成：
￡ ｏ￡
ｓ＝ｆ ０ ０
ｌ ０
Ⅳ是该物质的折射率，Ｑ是该物质的磁光系数，对于非磁
性材料而言，Ｑ＝ｏ．
根据Ｚａｋ的理论，边界条件的矩阵和介质的传播矩阵可
以被用来解决在多层膜中的磁光克尔效应问题，边界条件矩
阵可以被写成如下形式：
４ ＝
１ ０
一｝ （１ ２）Ｑ％ ｚ 一
ＱⅣ 一Ｎｉ
，ｌＮ ＱＮ
ｌ Ｕ
｝鲁（１＋ ）Ｑ
戗 ＱＮ． 一Ｎｔ
一 —Ｉ ￣
ａ
Ｕ＿ＱＮ
１ １ ８ ｌ科技视界ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＶＩＳＩＯＮ
Ｊ
Ｉ
其中的Ｑ 和 分别是第ｉ层薄膜的复数折射角和复数
折射率，并且有ａ￣＝ｓｉｎ０，０ｔ： ＝ｃｏｓ０。对于非磁性材料来说，Ｑ＝０．
同样的，介质的传播矩阵可以写成：
Ｄ ＝
Ｖ￣ｃｏｓｏ－，Ｕ￣ｓｉｎｔｒ／０ ０
一Ｕ￣ｓｉｎｏ＂ ＵｉＣｏｓＯ＂ｆ ０ ０
０ ０ －１ｃ。ｓｃｒ －１
ｓｉ叮
。
０ ０一 －１ ｓｉｎ Ｕ Ｔ＇ｃ。ｓ
其中Ｕ＝ｅｘｐ［一ｉ（２ｒｒ／ａ）Ｎ￣％ 】，０． ＬＯＮ＿＿（￣ｒ／Ａ）Ｎ
／
Ｑｄｉａ 。
因此，传播矩阵 可以被定义为如下形式：
－Ａ： ⅡＡ Ｄ Ａ
利用传播矩阵 ．最终我们可以得到该多层膜的投射及
反射系数，表示为：
１一Ｇ
／
（≥
其中ｒ为反射的系数，ｔ为投射的系数，保留一阶量，可得
出ｔ和ｓ的表达式。则磁光克尔效应的复数偏转角可表示为：
：
＝
Ｐ ｒ
其实部为克尔偏转角，虚步为椭偏率。
２实验方法
表面磁光克尔效应的仪器如图１所示。 （下转第８页）
图１ 表面磁光克尔效应仪器
Ｑ
． ０
Ｏ １
０
Ｏ
：Ⅳ
＝