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phase-FMR铁磁共振测量系统:新技术带来的革命性突破

发布时间: 2017-08-30  点击次数: 263次

    对于研究磁学的科研工作者来说,市场上有不少测量静态磁学的仪器设备:的有Quantum Design公司的MPMS3(SQUID)以及功能更为丰富的PPMS系统;中等的有各种振动样品磁强计(VSM);低端些的有磁滞回线测试仪。另外还有些辅助的磁学测量手段,例如磁光克尔效应测量,磁扭矩测量,磁弹性测量等,可以说静态磁学测量系统的手段是非常丰富的。然而静态磁学测量手段反映的只是宏观统计的测量结果,无法反映微观磁相互作用的结果。比较为大家所熟知的动态磁学测量手段就是铁磁共振测量。但是铁磁共振测量涉及到高频信号传输和复杂的数据分析,通常需要用昂贵的矢量网络分析仪来搭建,对于大多数科研工作者来说是非常困难的任务,而且信噪比难以达到较高的水平。

    瑞典NanOSC公司的phase-FMR铁磁共振测量系统,采用了两种殊技术,在大提高测量信噪比的同时,对测量人员的技术要求也大为降低。

    ,phase-FMR采用了亥姆霍兹线圈加锁相放大器技术,使得交流信号测量的精度得到大提升,下图是系统的测量原理图。

    其次,phase-FMR使用了更加容易操作的CPW共面波导板作为高频信号的传输部件。使得测量频率范围更宽,也不再象谐振腔那样,限于几个殊的频率点。可以在2-40GHz范围内的任何频率下进行测量。

    通过铁磁共振测量,获得不同频率下的共振线宽,就可也拟合出样品的相关动态磁学参数,主要有:有效磁矩: Meff,旋磁比: γ,阻尼系数: α,非均匀展宽: ΔHo。同时也可以获得饱和磁化强度Ms的信息。


测量实例:

 

1、1.5纳米CFO薄膜的铁磁共振原始测量曲线及测量软件自带的数据分析曲线。即使使用高精度的MPMS系统,1.5纳米的薄膜测量起来已经比较困难了。Phase-FMR依然能获得较好的测量曲线。

 

 

2、退火对样品的磁学性能的影响

 

 

3、磁性薄膜的PSSW和FMR效应

 

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