[发明专利]一种利用磁光克尔效应测量反铁磁磁畴分布的方法

说明书

本发明属于物理测量技术领域，具体为一种利用磁光克尔效应测量反铁磁磁畴分布的方法。本发明使用一台带有采集数字图像功能的磁光克尔显微镜，测量过程包括：数据采集，即控制作为检偏器的偏振片，使其在消光位置往顺时针与逆时针方向偏离相同角度，分别采集样品表面的两张图像；数据分析，先对采集到的两张图像进行模糊，抹去所有磁畴的信息，只保留样品表面的不均匀的光强的信息，然后分别从两张原图里扣除不均匀光强的贡献，得到两张样品形貌与磁畴信息的混合信号；然后经过相减等处理，得到样品表面的反铁磁磁畴的分布。本发明方法成本较低，并为反铁磁材料的研究提供许多可能的方向。

技术领域

本发明属于物理测量技术领域，具体涉及一种利用磁光克尔显微镜进行反铁磁磁畴测量的方法。

背景技术

反铁磁材料由于其在外磁场下的稳定性，在现有的自旋电子学器件(如机械硬盘)以及将来的器件(如磁随机存储器)中都有着广泛的应用。尤其是最近几年有人发现反铁磁材料也可以存储信息，以及可以通过电流来操纵反铁磁磁矩之后，反铁磁材料开始受到越来越多的关注。但是对反铁磁材料进行探测的手段一直以来都比较匮乏。

目前对于反铁磁材料磁畴结构的研究主要依赖的是借助X光磁线二色性效应的光电子显微镜，但是这种手段需要依赖特定波长的X射线，而这样的X射线只能从全国不超过五座的同步辐射光源获得，在实验时间和地点上都会受到很大的限制。同时，由于光电子显微镜需要对电子束进行成像，因此无法在测量的同时引入电流与磁场。虽然也有人利用飞秒激光借助泵浦-探测的手段实现了反铁磁方向的探测，但是飞秒激光的价格也很昂贵，探测花费的时间比较长，而且高强度的泵浦激光也可能会对反铁磁材料本身产生破坏。这些限制在很大程度上制约了对反铁磁材料研究的进展。

发明内容

本发明的目的在于提出一种简易的成本较低的利用磁光克尔光效应测量反铁磁磁畴分布的方法。

本发明提出的利用磁光克尔光效应测量反铁磁磁畴分布的方法，使用一台带有采集数字图像功能的磁光克尔显微镜，包括两个阶段：数据采集与数据分析，其中：

所述数据采集，主要是控制作为检偏器的偏振片，使其在消光位置往顺时针与逆时针方向偏离相同角度(一般在10度以下，比如为4-10度内)，分别采集样品表面的两张图像，虽然这两张图片直接相减已经可以得到反铁磁磁畴的粗略信息，但是由于显微镜内作为起偏器、检偏器的两个偏振片都是倾斜放置的，因此采集到的两张图片里的光强分布都略有不均匀，且不均匀的分布也不一样，因此直接相减得到的图片里存在很强的本底信息，对反铁磁磁畴的分析会带来很大的影响。故要进行如下的数据分析处理；

所述的数据分析，先用高斯滤镜对前面采集到的两张图像分别进行模糊，抹去所有磁畴的信息，只保留样品表面的不均匀的光强的信息，然后分别从两张原图里扣除不均匀光强的贡献，这样就可以得到两张样品形貌与磁畴信息的混合信号。然后再将这两张图像相减，并且除以它们的和，这样就可以进一步扣除样品形貌的信息，只留下了反铁磁磁畴的信号，得到样品表面的反铁磁磁畴的分布。

通过本发明方法可以在成本较低的克尔显微镜上观测反铁磁磁畴，极大的降低了观测反铁磁磁畴所需要的设备成本。另一方面，由于这种测量手段中只涉及光，所以在测量的同时也可以引入许多其他调控变量，如电流，磁场，热等等，为反铁磁材料的研究提供了许多可能的方向。

附图说明

图1：二阶磁光克尔效应(QMOKE)测量示意图。

图2：检偏器角度距离消光位置-7度时，在NiO薄膜上采集到的图像。

图3：检偏器角度距离消光位置+7度时，在NiO薄膜上采集到的图像。

图4：得到反铁磁磁畴信号的处理程序流程图。

图5：处理得到的NiO薄膜表面反铁磁磁畴示例。

具体实施方式