磁光效应的应用和拓展

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磁光效应的应用和拓展

MOKE的主要技术应用是MO记录。除了这种应用之外，克尔效应还不断得到新的应用。例如，MO克尔光谱已被用于检测表面磁性，甚至用于可视化表面磁畴和畴壁的运动。MO Kerr光谱学已被应用于研究磁性多层的性质，如振荡层间磁耦合，等离子体共振引起的MO增强效应，以及超薄铁磁薄膜中的量子约束效应。MO - Kerr光谱学应用的其他领域包括，例如，在Co-Pt相图中发现新晶体相的形成。此外，单晶的磁晶各向异性，即磁性能与磁化方向相对于结晶轴的依赖关系，已经用MO克尔光谱明确地观察到。另一个应用是使用MOKE在薄膜中记录亚皮秒级的自旋动力学和磁弛豫过程，还可以可视化对磁脉冲的时空响应。可以设想，克尔效应的其他新颖应用将在未来被报道。

直到70年代才被发现的MO效应都涉及到价带能量范围内的光学跃迁，即光子能量高达约12 eV。Erskine和Stern(1975)提出，从核心能级到价态的X射线激发中也会出现MO效应。十年后，van der Laan等人(1986)和Schutz等人(1987)首次发现了x射线磁二色性效应。由于历史原因，磁圆二色性一词被用来代替法拉第椭圆性。在zui初发现x射线MO效应之后，又发现了许多其他的MO效应，例如共振x射线散射、x射线法拉第旋转、x射线横向MOKE和x射线纵向MOKE中的MO现象。一种新发现的现象是，在价带能量体系中没有对应的MO效应，它可以用圆偏振或线偏振入射光来观察。除了观察到新的效应外，求和规则的理论进展也刺激了x射线磁光学的发展。特别是，x射线磁性圆二色性(XMCD)的理论推导和规则被证明在原子尺度上检查固体的磁性时非常有用。这些求和规则将左圆偏振光和右圆偏振光的x射线吸收光谱与材料中特定元素的自旋和轨道矩联系起来。因此，可以获得元素的特定信息，这是超出价带MO光谱的巨大优势。尽管在推导求和规则时涉及了大量的近似，但它们在实践中是令人信服的。获得自旋或轨道矩的精度约为10%至20%，但有时只有50%。Altarelli(1997)讨论了各种x射线MO效应。

在标准MO克尔实验中检测到的反射光的频率与入射光的频率相同。然而，可能存在一小部分以双倍频率反射的光。这被称为二次谐波产生，或者，更一般地，作为非线性光学。对于中心对称介质，当反演对称性被破坏时，会产生二次谐波。Pan等人(1989)预测，在磁性表面层的情况下，二次谐波反射中会出现MO Kerr效应。被称为非线性MO - Kerr效应(NOLI-MOKE) Á的实验证据zui初是由Reif等人(1991)从铁表面观察到的。从那时起，NOLI-MOKE作为表面磁性和磁性界面的探针而受到欢迎。NOLI-MOKE的一个特别特点是，测量的非线性克尔旋转通常比相同材料的普通克尔旋转大一个数量级。然而，非线性克尔旋转的分辨率的均方根误差约为1c，远小于正常克尔旋转。后者可以测量到比0.001c更好的分辨率，这取决于测量技术。Pustagowa et al(1996)对NOLI-MOKE的理论认识进行了详细的总结。

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