磁光克尔显微镜深度灵敏度的实验证明

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磁光克尔显微镜深度灵敏度的实验证明

金属材料的磁光显微镜(有限制地)是深度敏感的。以下三张图显示了典型金属多层体系的畴图像和磁化过程，证明了这一事实。所有图像都是在纵向克尔效应下获得的，使用标准显微镜设置，即设置分析器和补偿器以获得良好的对比度，而不考虑层选择性。在图1中，对13 nm金属材料覆盖的自旋阀层堆栈的散列钴膜的磁化过程进行了成像。尽管有覆盖层，铁磁薄膜中的畴仍然清晰可见。另一层铁磁性的NiFe/Co双分子层在较低的深度被光传输，对克尔信号的贡献更强。然而，在施加磁场时，它的强度几乎降低了两个数量级，因此在显示图像的过程中是饱和的。

图1.克尔显微镜上的旋转阀曲径的GMR传感器应用。如图所示，层堆栈由“自由”铁磁双层组成，该双层由来自另一“钉住”铁磁层的非磁性夹层隔开。钉住是通过交换耦合到反铁磁层来实现的。如图所示为两幅固定层反转时的域图像。在指定的场值，自由层是饱和的，不有助于区域对比。通过透明玻璃衬底和总厚度为13 nm的金属层来观察这些畴。

在图2的例子中，三层薄膜在两个正交的纵向克尔感光度下成像。这两种铁磁薄膜由非磁性间隔膜解耦，具有正交的诱导各向异性，因此在顶层存在垂直取向的180^◦畴结构，在底层存在水平取向的180◦畴结构。然而，在这两幅图中，只有顶层的对比。具有横向灵敏度的图像的区域对比应该是可见的。显然，80纳米厚的顶层太厚，无法与底层形成直接对比。底层水平畴的存在只能通过顶层的电荷补偿磁化偏移间接可见。它们形成于左右边缘，特别是在元素中间的畴壁交叉点，在横向Kerr图像中用圆圈标记。

图2.非晶CoFeSiB (80 nm)/SiO2 (20 nm)/CoFeSiB (80 nm)夹层元的Kerr图像，在两种正交的灵敏度条件下拍摄，从而揭示了同一域结构的两个不同方面。原理图显示了顶层和底层的正交基本域，分别用满箭头和虚线箭头标记，而边缘域被忽略。

图3给出了另一个旋转阀型层系统的例子，再次证明了深度敏感性。在这里，两个不同厚度的坡莫合金薄膜被一个非磁性的钌层隔开，这在给定的厚度上提供了一个弱的铁磁耦合。两种铁磁薄膜都是通过在360度壁成核的畴的生长独立地再磁化的。360◦壁和域在底层有一个较弱的对比比那些在顶层由于较强的吸收光。本实验还在不考虑层选择性的情况下对纵向克尔效应进行了调整。两层的磁化过程可以区分，因为它们具有不同的开关场。这在两个薄膜之间的强铁磁耦合和同时开关的情况下是不可能的。

图3

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