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磁気Kerr効果装置の測定原理と方法

磁気Kerr効果装置の測定原理と方法

1. 磁区観察HP3810229_Pic1
磁性体に外部磁場を加えた状態で直線偏光を入射させると、その反射光は偏光が傾いたり楕円偏光になることを別のページで説明しました。(「磁気Kerr効果・Faraday効果」参照)

ここで、その変化をミクロンオーダーの分解能で観察すると、図1のような微小な磁区(ドメイン)の集まりで構成されていることが分かります。これらの磁区は磁界の変化に従って、ひとかたまりの挙動を示します。

HP3810229_Pic2

 

実際の縦Kerr測定の体系を図2に示します。
磁界の中に置いた試料をおきます。

光源から出た光を対物レンジの中心から外れた光軸で測定ビームを入射します。
反射する光を、検光子を通しCCDカメラで観察すると、磁区の観察ができます。

 

磁気センサー動画

2. 磁化過程の測定
磁気Kerr効果では磁化過程が観察できます。
発生させた外部磁場を横軸に、そこから得られる反射光のKerr回転角を縦軸に取ると図3のようなヒステリシスループが得られます。

その曲線の各点はミクロの磁区変化を観察します。HP3810229_Pic3

実際の縦Kerr測定の体系を図4に示します。HP3810229_Pic4
磁界の中に置いた試料をおきます。光源から出た光を対物レンジの中心から外れた光軸で測定ビームを入射します。

試料面で反射した光をPBSで二つのビームに分割し、検出器A,Bに入力します。
電気信号に変換されたP波、S波の信号は、差動増幅器から出力されます。
垂直記録媒体裏打ち層磁化曲線の動画

 

図5に磁化過程を記載します

① 初期状態
外部磁場がない時は、各磁区がランダムに磁場を持っており全体として磁場は相殺されている
② 磁化開始・磁壁移動
外部磁場印加初期は、印加方向の磁区が緩やかに成長する。 (可逆変化)
その後磁壁のポテン障壁を乗り越えたところで急速に増加に転じる。
③ 磁化回転
さらに外部磁場を強くすると、磁区の持つ磁化方向が回転する。その時、ループから再び緩やかな増加に転じる。
④ 単一磁区
磁壁移動・磁化回転が完了し、単一磁区となる、この時、ループは飽和状態になり、それ以上の外部磁場を加えても変化は生じない。

磁化過程

磁気光学Kerr効果に基づくウェハ上の磁性薄膜/デバイスの磁性評価

垂直磁化評価 (画像をクリックすると拡大表示されます)
verticalAssess
面内磁化評価 (画像をクリックすると拡大表示されます)

maginetic

 

 

 

 

 

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