布里淵光散射裝置的搭建和磁性薄膜中磁振子動力學(xué)研究.pdf

1、一直以來，傳統(tǒng)的微電子學(xué)都傾向于對電子電荷屬性的研究，利用電場對電子電荷進(jìn)行調(diào)控，以實現(xiàn)信息的處理與傳輸。然而電子的另外一項重要內(nèi)稟屬性——自旋，卻沒有得到足夠的重視。如今，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，電子器件尺寸越來越小，傳統(tǒng)集成電路中集成度與能耗的矛盾越來越突出，于是人們開始將視線轉(zhuǎn)向自旋。通過對自旋波振幅及相位的處理也許能夠提供一種新的低功耗的信號處理和計算方案。于是對微觀體系中電子自旋的研究逐漸興起，自旋電子學(xué)作為一門研究自旋的產(chǎn)生

2、、傳輸與控制的學(xué)科也應(yīng)運而生。如今，自旋電子學(xué)已成為科學(xué)界的一個熱門學(xué)科，同時自旋電子器件也有望代替微電子器件，引領(lǐng)未來信息技術(shù)的新風(fēng)潮。
　　與晶體材料中的聲子類似，自旋波是對磁有序系統(tǒng)中自旋低激發(fā)態(tài)集體性行為的描述，其量子化單元稱磁振子。磁振子的色散關(guān)系受交換作用、各向異性及飽和磁化強度等材料參數(shù)的影響。與聲子不同，自旋波突出的特點是其傳播的方向受磁化方向的影響。
　　布里淵光散射是指由于入射光子與材料中的磁振子發(fā)生相互

3、作用進(jìn)而導(dǎo)致散射光發(fā)生頻率變化的非彈性散射。它是當(dāng)前通過測量非彈性散射光來了解材料性質(zhì)的一種有效方式。將高功率的激光直接打到樣品上，然后對散射光和入射光之間的頻率差異進(jìn)行分析。其優(yōu)點在于能夠直接得到磁振子的波矢及能量，且能夠?qū)崿F(xiàn)多自由度靈活測量、寬頻頻率分辨、局域空間分辨。高精度的頻率分辨主要由串聯(lián)式法布里珀羅干涉儀實現(xiàn)，而局域空間分辨可通過高放大倍數(shù)的物鏡，將光斑的大小控制在微米范圍來實現(xiàn)。利用布里淵光散射方法，對氣體、液體和固體皆可

4、進(jìn)行研究，如利用非接觸手段測量液體或有機材料中的聲子性質(zhì)。在自旋電子學(xué)中，布里淵光散射方法被廣泛用于測量自旋波的特性，尤其是自旋波頻率和色散關(guān)系。布里淵光散射技術(shù)經(jīng)過幾十年的發(fā)展，現(xiàn)可分:傳統(tǒng)反向散射、傳統(tǒng)向前散射、空間分辨顯微布里淵光散射及時間分辨顯微布里淵光散射。
　　本論文的主要工作之一是布里淵光散射裝置的搭建。在購買的串聯(lián)式法布里-珀羅干涉儀基礎(chǔ)上，根據(jù)實驗上的需求設(shè)計并搭建了所需的光路系統(tǒng)，并對該干涉儀和顯微光路系統(tǒng)進(jìn)行

5、了調(diào)試使其可以滿足我們的實驗需要。
　　本畢業(yè)論文的另一項重要工作是在搭建的裝置上通過布里淵光散射技術(shù)進(jìn)行對磁性薄膜中的磁振子的測量。與微波測量等方法不同，通過布里淵光散射方法對散射光進(jìn)行頻譜分析，可以直接得到材料中局域特定波矢磁振子的色散關(guān)系及其強度。本文在室溫條件下，采用532nm激光，利用150mm透鏡聚焦，通過串聯(lián)式法布里珀羅干涉儀，測量了不同結(jié)構(gòu)的樣品中靜磁表面波磁振子隨入射方向及磁場大小變化的情況。介于本文研究對象為不