磁光克尔效应的近期发展历程

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磁光克尔效应的近期发展历程

人们开发了一种新的表面和地下磁畴可视化方法。此外，人们意识到MOKE可以用来读取适当存储的磁性信息。这发起对MO记录的兴趣，从那时起已发展成为MOKE的领xian技术应用。MO光谱学随后成为研究半导体能带结构的一种技术。随后，对半导体中的法拉第效应进行了大量的实验和理论研究。那时，人们开始习惯于将MO现象与材料的能带结构联系起来。

实验技术的进步使得在0.5 ~ 5ev的宽能量范围内测量MO光谱成为可能。Krinchik和他的同事对铁磁体Fe、Co和Ni的各种MOKE谱进行了特别详细的研究。磁光测量在固态研究中不断成熟，成为一种有吸引力且广泛使用的光谱工具。因此，在过去的三十年中，出现了许多关于测量许多材料的MO光谱的出版物。当我们考虑哪一种MO效应被广泛使用时，我们会发现现在绝大多数的MO研究都是利用MO Kerr效应，而法拉第效应的使用要少得多。显而易见的原因是，对于金属材料，透射光的强度随着材料的厚度呈指数下降。法拉第效应仍然被用于半导体和掺入稀土离子的绝缘体的研究中。实验数据的总量已经变得太大，无法在一篇综述中涵盖。zui近，Buschow和Schoenes调查了大多数积累的实验MO数据，读者可以参考他们。对MOKE光谱学领域的两个主要贡献值得在此提及。第1个是Buschow和van Engen对极地MOKE进行的大规模调查。为了寻找可以应用于MO记录设备的材料，Buschow和van Engen研究了数百种材料的MOKE光谱。在80年代，MO研究的另一个目标是提取有关电子结构的信息，特别是镧系和锕系化合物的电子结构。这一研究指令由Schoenes及其同事承担并完善。

在上世纪下半叶MO光谱的实验研究蓬勃发展的同时，其理论描述却几乎没有进展。Argyres将MO现象的微观起源归因于SO耦合和自旋极化的相互作用，但无法将理论和测量的MO光谱进行直接比较。因此，大多数实验数据仍然是用洛伦兹和德鲁德的经典模型来分析的。Cooper和Ehrenreich和Cooper提出了镍中克尔效应的第1个带间理论，可以与实验进行比较，他们考虑了当时刚刚为人所知的镍带结构。然而，所需的光学跃迁矩阵元素尚未计算，而只是估计。这种情况随着密度泛函理论和局部自旋密度近似(LSDA)的出现，使得精确的能带结构计算成为可能。在此基础上，并采用线性响应理论的光电导率表达式，Callaway及其同事采取了下一个决定性步骤，他们计算了Ni和Fe的对角线和非对角线光电导率的吸收部分。由于MO克尔效应和法拉第效应与非对角线光电导率直接相关，这是MO光谱的第1个波段理论计算。理论和实验之间的一致性并不是压倒性的。卡拉威和他的同事没有继续计算对角线和非对角线电导率的色散部分，从这些部分他们可以计算法拉第和克尔光谱。八十年代末，几个研究小组又开始研究MO光谱的计算问题。

Ebert和Uspenskii和Khalilov计算了3b铁磁体对角线和非对角线电导率的吸收部分，这与Callaway和同事计算的光谱进行了类似的实验，甚至有些不太好。Daalderop等人进一步计算了UNiSn光导率的吸收成分，并通过Kramers-Kronig变换计算了色散成分，随后得到了第1个理论MOKE谱。Daalderop等人预测UNiSn的极性克尔旋转为5c，但不幸的是，他们没有发表在简单系统上对他们的计算方法的测试。鉴于MO计算固有的困难，这种测试似乎是强制性的。此外，UNiSn是一种强相关的反铁磁材料，到目前为止还没有对铁磁相的克尔效应进行测量。因此，无法得出关于该方法适用性的结论。Fe和Ni的Kerr光谱的首次明确计算是由Oppeneer等人完成的，他们开发了一种计算技术来解决MO光谱评估所固有的困难。由此计算的Fe的MO - Kerr效应提供了实验MOKE的详细描述，并且计算的Ni的Kerr旋转与低温数据相当好。这些结果表明，在相对论能带结构理论的基础上可以准确地计算MO光谱。从那时起，许多化合物的kerr谱的从头计算已被报道。总的来说，这些研究提供了丰富的证据，证明从第1原理能带理论可以计算出精确的MO Kerr谱，甚至超越了这一点，证明对MOKE谱进行从头算预测是可行的。

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