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铁磁材料的磁畴划分过程交换能Eexchange的起源可以在构成铁磁性基础的自旋-自旋相互作用中找到。当未成对电子的自旋平行时,交换能zui小。然而,自旋的平行排列从而增加了原子磁矩的另一种能量,即静磁能。产生大的外部磁场,过程如图1a所示。因此,为了降低静磁能,发生了反平行磁化的磁畴分裂,同时这些磁畴之间也开始形成磁壁(图1b)。在这种构型下,交换能有所增加;然而,静磁能降低。因此,在材料内部形成了几个磁畴,使得每个磁畴都包含单独的磁矩。这些力矩加起来就是每个磁域中的总磁化强度。图1由于五种不同能量之间的zui小化竞争,磁畴的形成是一个多步骤的过程。如上图所示:(a)单个原子力矩的对齐,导致静 ...
不同磁畴成像技术的优缺点在所有方法中,数字增强磁光(MO)宽视场克尔显微镜已经成为一种完善,zui通用和灵活的实验室技术,用于研究磁畴。该方法基于MO Kerr效应,即线偏振光在非透明磁性样品反射后的偏振面发生微小变化,然后将其检测并用于磁畴成像。典型的宽视场克尔显微镜是在光学偏振反射显微镜的基础上,对均匀照明的样品应用克勒照明技术。根据光的相对方向、入射面、光偏振面和磁化方向将克尔效应分为纵向、极性和横向三种类型。前两种效应导致光的偏振面旋转,可能由椭圆贡献叠加,而后一种效应导致振幅变化而不是反射光的旋转。作为一个简单的规则,由于克尔效应的介电张量的对称性,克尔对比度与入射光束沿传播方向的磁 ...
镜中三种动态磁畴成像模式时间分辨成像确实存在不同的成像方式,可分为实时成像、单次成像和频闪成像。单个模式的适用性受限于摄像机系统的帧速率以及照明光源的时间分辨率。由于所需或目标时间分辨率和实际科学问题的技术限制,并非所有方法都适用于动态磁畴过程的成像。三种可用主要成像模式如下:磁畴状态连续交替的直接实时成像依赖于对磁化过程的稳定观察,如图1a所示。可视化了磁场变化下的畴演化过程直接在“实时”与时间分辨率由相机系统的帧速率决定。图1.(a)变化磁场H(t)、磁化响应M(t)和连续照明I(t)的实时观测。用曝光时间∂t探测域进程。时间间隔λt由摄像机的帧速率决定。(b)单镜头Kerr显微镜,在一个 ...
磁畴成像的四种传统磁光效应从图1的右列可以明显看出传统磁光效应之间的现象学差异。对于Kerr, Voigt和梯度效应,在光学偏光显微镜下,对FeSi晶体的四相畴图进行了成像,其中表面畴沿两个正交易轴磁化。对于每种效果,通过适当设置显微镜的光学元件并根据指示选择适当的光入射来调整典型的域对比度。在克尔效应中,四个畴相出现在多达四个不同的灰度级,因为这种效应线性地依赖于磁化矢量。由于Voigt效应具有二次依赖于磁化,相同的区域模式在Voigt显微镜中只显示两个灰度级,每个磁化轴一个,与磁化方向无关。在对磁化变化敏感的梯度效应中成像,区域边界显示出依赖于邻近区域相对磁化方向的对比度。梯度和Voigt ...
用于观察静态和动态磁畴行为的扫描激光显微镜系统一种多功能成像系统,能够观察各种应用的磁性行为,只要有可能,显微镜系统都应该是模块化的,这将使得成像系统具有灵活性,并允许为不同的应用添加或更改功能。这也是显微镜未来发展和应用的一个考虑因素,例如扫描近场磁光模块。为了使扫描激光显微镜同时具有静态和动态成像能力,光学系统采用高斯光束光学(静态模式)和傍轴光学(动态模式)。光学系统示意图如图1所示。图1为了在x-y平面上获得zui大的空间分辨率,激光束必须同时准直并填满zui终物镜的孔径。输出光束被扩展,空间滤波,然后聚焦到AO调制器(AOM)。AOM的上升时间与光斑大小成正比。然后光束通过一系列中继 ...
例如给出一个磁畴大小的估计,考虑厚度< 40 nm的颗粒状La0.6Sr0:4MnO3钙钛矿薄膜中的垂直磁畴。对于这些结构,域宽度由下式[1]给出式中,J为交换耦合常数,S为自旋量子数,K为磁各向异性常数,a为晶格常数。本例中,J =3*10-22J, K =2*104 J/m3, S =3/2,则得到30 nm。磁畴的大小可以在相同类型的化合物中变化,这取决于这些薄膜生长的衬底的粒度和应变。例如,衬底可以产生拉伸应变,从而导致在衬底附近形成的畴的平面内磁化。另一方面,顶端晶粒(远离衬底)的磁化方向是垂直的。晶界附近的面内磁化畴的形成会导致磁通量的循环,从而抑制静磁能。磁晶能量需要保持z ...
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 ...
磁光显微镜之宽视场(“常规”)显微镜标准宽视场克尔显微镜是带有应变自由光学反射显微镜,为了允许偏振显微镜。通过应用Köhler照明技术获得均匀照明图像,如图1中的射线图所示。灯聚焦在光圈光圈的平面上,通过场光圈,然后被部分反射平面的玻璃镜面线偏振并向下偏转进入物镜。样品反射后的光被物镜收集,然后再次通过半反射镜。大多数光学显微镜都带有无限远校正物镜,即反射光从每个方位平行束离开物镜并投射到无限远。这些束进入管状透镜形成中间图像,对相机或目镜进行进一步处理。在无限空间中,增加了反射镜、分析仪、补偿器等配件,而不会使图像失真。偏振器和分析仪通常由二向色偏振片制成,但也可以使用栅格偏振器或格兰-汤普 ...
dFe样品的磁畴结构,显示磁对比的反转。为了通过XMCD获得磁对比度,通过CZP前面的一个孔来选择轨道外发射的圆偏振X射线,该孔掩盖了入射辐射的上半部分或下半部分。图2显示了在706 eV的Fe L3边缘记录的非晶GdFe体系的磁畴结构,辐射在存储环轨道平面上下各2.5 mm。可以清楚地看到,磁性对比在圆极化感反转时是相反的。将这两幅图像相互分割,可以消除非磁性背景,增强磁性对比度。磁性软x射线显微镜的主要优点之一是,作为一种纯光子进/光子出技术,在图像采集过程中可以对样品施加任何强度和任何方向的外磁场。因此,可以详细研究磁化反转过程,例如完整磁化切换周期中畴的演化。到目前为止,在XM-1上, ...
异质系统中的磁畴的研究为其行为建模提供了重要的输入。对比的类型——反铁磁畴或铁磁畴——取决于选择光的偏振和由选择的吸收边缘或光谱特征用于成像。层分辨信息允许人们在层状反铁磁/铁磁系统中关联反铁磁和铁磁畴的发生,并得出层间相互作用的结论。如果您对磁学测量有兴趣,请访问上海昊量光电的官方网页:https://www.auniontech.com/three-level-150.html更多详情请联系昊量光电/欢迎直接联系昊量光电关于昊量光电:上海昊量光电设备有限公司是光电产品专业代理商,产品包括各类激光器、光电调制器、光学测量设备、光学元件等,涉及应用涵盖了材料加工、光通讯、生物医疗、科学研究、国 ...
基于自旋电子学的磁化技术关于向调频层注入自旋的效率(自旋注入)、自旋极化电子的传播(自旋输运)、检测自旋的效率(自旋检测)以及这些过程的固有长度尺度(自旋相干长度)的一般基本问题目前正在深入的基础研究中得到解决。另一个新兴的研究领域,被称为“自旋热电子学”,专注于温度和自旋输运之间的相互作用。这将允许通过温度梯度产生自旋电流,或者使用自旋电流进行热传输。可以用作自旋敏感逻辑器件的两种可能的逻辑元件都是三端器件,并被称为“自旋晶体管”,以强调与基于电荷的“传统”电子器件的类比。它们的工作原理如下:基极电流在发射极(E)和基极(B)之间运行。由于半导体-金属界面处形成的肖特基势垒,导致热电子注入形 ...
含自发磁化的磁畴,其中磁畴是具有全畴磁化的实体。这是一个小的磁化区域,包含许多具有彼此平行排列的单个磁矩的原子,以对抗热搅动的力。一个畴的磁化方向通常与相邻畴的总磁化方向不同,如图2。图2在铁磁体的任何条件下,畴结构都将努力保持稳定,因此,如果条件发生变化,畴结构将不断变化,直到找到这个稳定点。自发域磁化是由部分填充的电子壳层中不成对的电子自旋引起的。这些自旋彼此平行排列是强交换相互作用的结果。自安排以来自旋与温度有关,自发域磁化强度也与温度有关。当所有磁域的总合成磁化强度为零时,铁磁性材料被称为退磁。然而,外加磁场将总所得磁化强度从零改变为饱和值。当磁场减弱,因此,符号反转,铁磁材料的磁化不 ...
重要,当讨论磁畴和它们的磁化向外施加磁场的重新排列时。可以看出,势能在θ为0时具有zui小值。当长l趋近于零值,且磁极强度p同时趋近于无穷大时,称为磁偶极子。另外,磁偶极子也可以由一个跨越零维面积的无限强度的圆形电流来定义。不管我们如何看待它,磁偶极子只是一个数学概念,仅仅对某些磁量的定义有用。例如,磁偶极子的磁矩m是其中M是磁化强度,dV是单位体积。这个方程在以前的书中被认为是m的定义,强调这个事实是很重要的,希望在本书后面的书中记住,如果磁化体的磁化强度在整个磁化体中是恒定的,从磁的角度来看,磁化体被认为是均匀的。如果您对磁学测量有兴趣,请访问上海昊量光电的官方网页:https://www ...
定温度下,而磁畴结构可以在不同的长度尺度上进行研究(横向平均MOKE为E1 mm, kerr显微镜为bbb3mm, SNOM为亚毫米结构)。系统的示意图如图1所示。图1所有测量都可以在高达1500欧的外部磁场中进行,垂直或平行于薄膜平面,使用可旋转的(2轴)特高压电磁铁,在其中一个极鞋中有锥形孔,用于极几何测量。样品温度调节在约20和400 K之间的lhe流低温恒温器与集成加热器的温度控制,样品支架安装。对于MOKE和kerr显微镜,所有光学元件都位于特高压室之外。入射和反射光束通过UHV视孔。在MOKE和Kerrmicroscopy之间切换需要旋转样品和磁铁。可转移的SNOM头(见图1中的照 ...
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。Ers ...
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M ...
器长轴形成的磁畴。磁性样品的平行照明是由一个准直的大功率LED光源实现的。(a)指出了可旋转偏振器、补偿器和分析器的位置。光圈光圈位于前光学透镜组的焦平面上。共轭像面相对于光轴是倾斜的。倾斜相机探测器通过使成像平面与相机传感器一致来提供样品的聚焦成像。强区域对比和大视野的优势,在总览显微镜是在成本上实现的。由于物镜的倾斜,只有一小片样品被聚焦,该区域由光学系统的景深确定。磁性试样的过焦和过焦可以通过使物镜远离照明轴倾斜从而在相机传感器处获得聚焦图像的方式来克服。因此,所得到的样品图像,然后由于本质上不同的放大系数在显微镜的视野扭曲。这一问题可以通过实时成像处理来纠正图像透视失真来消除。通过使用 ...
时间分辨磁光学显微镜成像的不同需求与相关技术对时间分辨磁光学显微镜的不同观点出现了不同的成像选项,与所需的时间分辨率有关,以解决不同频率的磁化过程。相关要点有:图1.(a)相机曝光时间为10μs,工作频率为50 Hz时,FeSi电工钢样品的单次Kerr图像。(b) 876 Hz时,LED脉冲宽度为10μs的磁场调制磁电传感器器件的频闪图像;(c) 0.516 MHz时,激光脉冲宽度为20 ns的电场调制磁电传感器的频闪图像。(d)在2 GHz磁场激励下,激光脉冲宽度为7 ps的CoFeB/Ru/CoFeB反点阵列中静磁自旋波模式的频频Kerr显微镜在激发频率为几到几赫兹的情况下,低频动态可以通 ...
克尔显微镜使用中的法拉第干扰效应在垂直磁化介质上垂直入射的情况下,圆双折射和二色性及其叠加如图1所示,这种情况称为极性法拉第效应。图1.磁化诱导的圆双折射(a),圆二色性(b),以及垂直入射平面偏振光的极性法拉第几何中两种效应(c)的叠加。在垂直于传播矢量的平面上,显示了光偏振的轨迹。两个面外磁化畴对极化状态有不同的影响,如与畴颜色相同的箭头所示。在(c)中,法拉第旋转是指椭圆长轴的旋转。虽然法拉第旋转让人联想到光活性介质的圆双折射,但有一个重要的区别:如果光再次以相反的方向通过材料,在法拉第效应的情况下,旋转不会取消,而是会加倍。这种不可逆性的原因是法拉第旋转与磁化方向而不是光轴有关。磁化相 ...
高分辨率探测磁畴和磁化。然而,这种方法需要昂贵的电子光学器件和真空条件,这限制了应用范围。在原子力显微镜(atomic force microscopy, AFM)广泛应用于纳米尺度研究的基础上,磁力显微镜(magnetic force microscopy, MFM)可用于磁成像。然而,MFM不能直接测量材料的磁化强度,只能检测表面附近的磁杂散场。此外,为了避免影响TEM和SEMPA中的电子运动,几乎没有施加外磁场。在MFM技术中,外磁场下的测量应谨慎处理,以免磁化悬臂梁受到损伤。此外,当样品为软磁材料时,磁尖会对所研究的磁性结构产生影响。基于克尔或法拉第效应的经典磁光学显微镜是研究当前外加 ...
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