探秘磁性材料的神奇之光——磁光克尔

01磁光克尔效应的时代背景

图1  光在不同维度的解析应用

一个美妙的推论，h/p=λ，光具有粒子性和波动性。

——德布罗意

光具有波动性和粒子性，磁光克尔效应是利用光的波动性质。

利用光作为媒介实现检测及检验，是生活和科学研究中常见的技术手段，例如利用光的散射原理，分析物体表面的微观纹理特征；利用不同波长的光强分布实现光学成像技术，将物体表面的细节和特征以图像的形式记录下来；利用光的干涉衍射，分析间隙或者薄膜的厚度以及形貌分析；利用光的空间分布调制，完成投影图像的放大或微缩。

磁性材料一直以来都是科学家和工程师们的研究热点，因为它们在数据存储、传感器技术、电子设备等领域有着广泛的应用。而磁光克尔效应（MOKE）作为一种重要的表征和研究磁性材料的方法，推动着这一领域的发展。在这篇推文中，我们将简单介绍磁光克尔效应，探索它在科学和工程中的奇妙应用。

本文中的磁光克尔效应，主要展现光在偏振方面的应用。

02磁光克尔效应是什么？

图2 偏振光被磁性介质反射后，其偏振方向发生一个小的角度变化

磁光克尔效应是一种物理现象，它描述了光入射到介质材料后，其偏振相关的物理属性会发生的变化。这个效应是根据法国物理学家约翰·克尔（John Kerr）于1877年观察到的，他发现当光线照射在铁磁体表面时，反射光的偏振状态会发生改变。这一现象后来被称为克尔效应，而磁光克尔效应则是一种使用偏振光来研究材料磁性质的技术。

03奇妙的MOKE技术及其应用领域

MOKE技术的原理非常简单，但却异常强大。它使用带有偏振光束照射在磁性材料表面，然后检测反射光的偏振状态。根据反射光的偏振状态变化，我们可以获得关于材料磁性的丰富信息。MOKE技术的应用非常广泛，包括但不限于以下领域：

1. 数据存储

图3 大数据对逻辑器件高密度高速非易失的需求(图源合肥新闻中心)

MOKE技术在硬盘驱动器等数据存储设备中发挥着重要作用。它可以帮助检测和控制磁性材料的磁翻转，从而实现高密度的数据存储。

2. 材料研究

磁光克尔效应被广泛用于研究磁性材料的性质和行为。科学家可以使用MOKE来测量材料的磁滞回线、磁导率和磁畴结构等信息，这对于开发新型磁性材料具有重要价值。

图4 CuCrTe二维磁性材料磁场翻转(拍摄于托托科技的磁光克尔设备)

3.磁性传感器

MOKE技术还应用于制造高灵敏度的磁性传感器，用于测量磁场的强度和方向。这些传感器在导航、医学影像、矿业勘探等领域中都有广泛应用。

图5 条形磁铁的磁场分布(来源于网络图片)

4.磁性薄膜

图6 磁性薄膜磁畴检测（拍摄于托托科技的磁光克尔设备）

对于磁性薄膜的研究和应用，MOKE技术是重要的工具。它可用于调查薄膜中的自旋结构和磁各向异性，这对于开发磁性储能器件和传感器至关重要。

04 托托科技磁光克尔的发展路线

托托科技(苏州)有限公司是一家快速成长的技术驱动型企业，是专注于光学显微加工及光学显微检测的光学仪器设备制造厂商。托托科技自主研发生产的磁光克尔综合测试平台具有高质量磁畴成像、多激励源/多功能测试平台以及高稳定性，操作便捷的优点。

相较于传统的单点磁滞回线测量仪，托托科技的磁光克尔显微综合测试设备，可以追踪平面内数百万点的实时磁性动态信息。结合该成像系统提供的直流探针，高频探针，样品的测试无比便捷。实现在室温条件下测试垂直各向异性/面内各向异性材料，材料的磁畴反转过程，成像清晰，拍摄速度达到 30 帧/秒。

托托科技提供的标准系统按照性能优先，稳定性优先的设计思路，可以满足实验室研究及工业生产中各种相关材料的测试需求。标准设备中提供了磁场激励、电流激励等多种选项，是客户在自旋特性研究中的得力测试平台。

05 托托科技磁光克尔综合测试平台

图7 托托科技磁光克尔显微镜综合测试设备

随着科技的不断进步，MOKE技术也在不断发展和演进。研究人员正在不断改进MOKE实验装置，以提高其灵敏度和分辨率。同时，MOKE技术也被应用于新兴领域，如自旋电子学和磁性拓扑材料研究。

总而言之，磁光克尔效应（MOKE）是一项令人惊叹的技术，它为我们提供了深入研究和理解磁性材料的机会。通过MOKE技术，我们能够在磁性世界中揭示更多的奥秘，并将其应用于各种领域，从数据存储到磁性传感器，再到未来的科学探索。MOKE，是探索磁性世界的神奇之光。