[发明专利]一种薄膜磁性测量方法

摘要

本发明涉及物理测量技术领域，一种薄膜磁性测量方法，测量装置包括激光器、延时器、1/4波片、凹透镜、凸透镜I、平面镜、偏振片、分束器、凸透镜II、透镜台、原子力显微镜、探针、透镜座、物镜、样品、波导、样品台、信号发生器、示波器、探测器、天线、锁相放大器、计算机、相敏检测器，采用高精度的定位装置来将激光束引导至样品表面的微型天线位置，能够在天线位置处的金属样品表面附近产生更加局域化的光近场，获得样品表面纳米结构的磁光克尔信号，增强样品表面磁光克尔信号，灵敏度高，能够减少从原子力显微镜进入探针通孔的激光直接反射回原子力显微镜，又减少射到样品表面的漫反射光，以降低对有效反射信号探测的影响，提信噪比高。

主权项

1.一种薄膜磁性测量方法，测量装置主要包括激光器、延时器、1/4波片、凹透镜、凸透镜I、平面镜、偏振片、分束器、凸透镜II、透镜台、原子力显微镜、探针、透镜座、物镜、样品、波导、样品台、信号发生器、示波器、光桥探测器、天线、锁相放大器、计算机、入射光路及反射光路，所述探针为原子力显微镜探针且位于原子力显微镜下端，所述探针为圆台形状，所述圆台的上底面直径为1.9微米、下底面直径为0.9微米，所述圆台轴线垂直于水平面，所述探针中具有通孔，所述物镜位于透镜座下端，所述激光器电缆连接计算机，所述激光器电缆连接计算机，所述激光器发射的激光束依次经延时器、1/4波片、凹透镜、凸透镜I、平面镜、偏振片、分束器、凸透镜II、透镜台、原子力显微镜、探针，从而形成入射光路，所述激光束照射到样品表面产生的反射光依次经探针、原子力显微镜、透镜台、凸透镜II、分束器，从而形成反射光路，所述反射光被分束器偏转后进入所述光桥探测器，所述透镜台为直径十厘米的透光圆盘且具有中心轴，所述原子力显微镜、透镜座分别位于透镜台下面、且均能够相对于透镜台的位置微调，当透镜台绕其中心轴转动时，能够分别将原子力显微镜或透镜座置于样品正上方，波导位于样品台上，通过磁控溅射方法将样品直接接触地制备于波导上表面，波导长为80微米、宽为50微米、厚度为150纳米、特征阻抗为50欧姆，样品长为10微米、宽为9微米、厚度为50纳米，所述光桥探测器、锁相放大器、计算机依次电缆连接，所述示波器、波导、信号发生器、计算机依次电缆连接，所述探针中的通孔的上半部为圆柱形通孔、下半部为圆台形通孔，所述通孔内表面镀有钽金属薄膜；所述天线由金制成并直接制备于样品表面，所述天线由位于同一水平面上的四个相同的天线臂组成十字形，每个天线臂的一端均为凸出的尖端，四个所述凸出尖端位于一个边长20纳米的正方形四个顶点上，每个天线臂长度为100纳米、横截面为20纳米×20纳米，所述探针的所述通孔的上部开口直径为900纳米、下部开口直径为400纳米，所述光桥探测器输出端与锁相放大器相连，所述锁相放大器的参考频率设置为与所述信号发生器的输出频率一致，其特征是，所述一种薄膜磁性测量方法的步骤如下：一.旋转透镜台使得物镜位于样品正上方，确定样品的粗略位置，并以此分别调整所述原子力显微镜相对于透镜台的位置；二.旋转透镜台使得原子力显微镜位于样品正上方，令探针在二微米范围内扫描，扫描速度3nm/s，通过扫描中得到的样品表面轮廓，并确定天线位置；三.探针定位于天线中心，并向上回缩距离50nm，并关闭原子力显微镜的扫描反馈；四.调整平面镜位置，使得激光束通过透镜台和原子力显微镜射到探针上；五.激光器发射出激光，波长700nm；六.信号发生器输出频率为1Hz的正弦波来控制波导的电流信号，波导产生磁场用于激发样品；七.从样品表面反射的光束依次经过探针、原子力显微镜、透镜台、凸透镜II、分束器后进入光桥探测器，所述锁相放大器将进入光桥探测器的信号中的1Hz频率的极向克尔信号分离出来，并以电流形式输出至计算机；八.计算机处理信号后得到样品的磁化信息。