[发明专利]基于磁光克尔效应的磁性晶圆大视野成像方法和成像装置

说明书

本发明提供了基于磁光克尔效应的磁性晶圆大视野成像方法和成像装置，所述方法包括以下内容：通过磁光克尔成像光路将磁性晶圆内部磁化状态在计算机上显示成像；具体为，所述磁光克尔成像光路包括偏振照明光路和偏振成像光路，先用偏振照明光路对磁性晶圆进行照射处理，偏振成像光路收集被磁性晶圆反射的光形成图像，成像光路将图像传送给计算机，计算机显示图像。本发明首次实现磁性晶圆大视野成像，可以提高对磁性晶圆性质的快速检测，尤其对磁性晶圆在工业领域的发展和应用具有重要意义。

技术领域

本发明属于物理测量技术领域和演示设备领域，尤其涉及晶圆磁化状态成像技术领域，具体涉及基于磁光克尔效应磁性晶圆大视野成像方法和成像装置。

背景技术

晶圆是制造半导体器件的基础性原材料，一般分为2英寸、4英寸、6英寸、8英寸、12英寸规格不等。在晶圆表面通过真空蒸发法、电沉积法、溅射法等方式镀上磁性薄膜得到磁性晶圆，可用于制造自旋电子芯片，不仅利用电子的电荷属性，也利用和操作其自旋特性，具有高集成，高能效的优点，可广泛用于现代信息技术中，具有巨大的应用和市场前景。利用光学的方法对晶圆磁性进行检测，具有无损、检测速度相对于电学等方法更快等优势。但是目前对磁性晶圆的磁性变化进行光学检测主要使用激光进行单点测试，并结合扫描成像技术形成多点图像。在工业化生产时，这种方法费时费力，效率慢，无法快速探测磁性晶圆的性能。另一方面，对于大多数学生来说，自旋是一个相当陌生的概念，因为目前电子自旋无法在直观上得到演示，这给自旋电子学的教学和相关知识的普及带来很大的障碍，不利于自旋电子学的发展。

发明内容

为了解决上述问题，本发明第一方面提供了基于磁光克尔效应的磁性晶圆大视野成像方法，所述方法包括以下内容：通过磁光成像光路将磁性晶圆内部磁化状态在计算机上显示成像，所述磁光克尔成像光路使用磁光克尔效应进行成像；具体为，所述磁光克尔成像光路包括偏振照明光路和偏振成像光路，先用偏振照明光路对磁性晶圆进行照射，所述偏振照明光路提供的照明光为线偏振光，偏振成像光路收集被磁性晶圆反射的光形成图像，所述偏振成像光路能够处理反射光携带的偏振信号，并对偏振状态进行空间分辨成像，偏振成像光路将图像传送给计算机，计算机显示图像。

优选的，所述偏振照明光路包括光源，起偏器，所述起偏器是指能够将非偏振光变为线偏振光的光学元件，透镜元件；所述偏振成像光路包括检偏器，透镜组II和相机；

所述光源提供入射光，入射光依次通过起偏器，透镜元件，照射到磁性晶圆上，反射后的光依次通过检偏器，透镜组II和相机；或者，所述光源提供入射光，入射光依次通过透镜元件，起偏器，照射到磁性晶圆上，反射后的光依次通过检偏器，透镜组II和相机。

优选的，所述计算机显示图像采用作差法，用于增强成像效果。

优选的，所述检偏器的尺寸使被磁性晶圆反射的光都能通过检偏器。

本发明第二方面提供了基于磁光克尔效应的磁性晶圆大视野成像装置，所述装置包括磁光克尔成像光路，磁性晶圆和计算机；所述磁光克尔成像光路包括偏振照明光路和偏振成像光路；

所述偏振照明光路，用于提供具有线偏振特性的的入射光，对磁性晶圆进行照射处理；

所述偏振成像光路，用于收集被磁性晶圆反射的光，对反射光的偏振信息进行检偏处理并形成图像；

所述计算机，用于显示图像。

本发明所述偏振照明光路提供稳定的，照明均匀的入射光，可以提高成像的效果。

优选的，所述偏振照明光路包括光源，起偏器，透镜元件；所述偏振成像光路包括检偏器，透镜组II和相机；