布里淵光散射裝置的搭建和磁性薄膜中磁振子動(dòng)力學(xué)研究.pdf

1、一直以來(lái)，傳統(tǒng)的微電子學(xué)都傾向于對(duì)電子電荷屬性的研究，利用電場(chǎng)對(duì)電子電荷進(jìn)行調(diào)控，以實(shí)現(xiàn)信息的處理與傳輸。然而電子的另外一項(xiàng)重要內(nèi)稟屬性——自旋，卻沒(méi)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(lái)越小，傳統(tǒng)集成電路中集成度與能耗的矛盾越來(lái)越突出，于是人們開(kāi)始將視線(xiàn)轉(zhuǎn)向自旋。通過(guò)對(duì)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(hào)處理和計(jì)算方案。于是對(duì)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(mén)研究自旋的產(chǎn)生

2、、傳輸與控制的學(xué)科也應(yīng)運(yùn)而生。如今，自旋電子學(xué)已成為科學(xué)界的一個(gè)熱門(mén)學(xué)科，同時(shí)自旋電子器件也有望代替微電子器件，引領(lǐng)未來(lái)信息技術(shù)的新風(fēng)潮。
　　與晶體材料中的聲子類(lèi)似，自旋波是對(duì)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(chēng)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(qiáng)度等材料參數(shù)的影響。與聲子不同，自旋波突出的特點(diǎn)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(guò)測(cè)量非彈性散射光來(lái)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(duì)散射光和入射光之間的頻率差異進(jìn)行分析。其優(yōu)點(diǎn)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(cè)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(shí)現(xiàn)，而局域空間分辨可通過(guò)高放大倍數(shù)的物鏡，將光斑的大小控制在微米范圍來(lái)實(shí)現(xiàn)。利用布里淵光散射方法，對(duì)氣體、液體和固體皆可

4、進(jìn)行研究，如利用非接觸手段測(cè)量液體或有機(jī)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(cè)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(guò)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(shí)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(gòu)買(mǎi)的串聯(lián)式法布里-珀羅干涉儀基礎(chǔ)上，根據(jù)實(shí)驗(yàn)上的需求設(shè)計(jì)并搭建了所需的光路系統(tǒng)，并對(duì)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(mǎn)足我們的實(shí)驗(yàn)需要。
　　本畢業(yè)論文的另一項(xiàng)重要工作是在搭建的裝置上通過(guò)布里淵光散射技術(shù)進(jìn)行對(duì)磁性薄膜中的磁振子的測(cè)量。與微波測(cè)量等方法不同，通過(guò)布里淵光散射方法對(duì)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(qiáng)度。本文在室溫條件下，采用532nm激光，利用150mm透鏡聚焦，通過(guò)串聯(lián)式法布里珀羅干涉儀，測(cè)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(chǎng)大小變化的情況。介于本文研究對(duì)象為不