一种具有空腔结构的克尔效应衬底的制作方法

本发明涉及克尔效应应用领域，具体涉及一种具有空腔结构的克尔效应衬底。

背景技术：

克尔效应是指线偏振光入射到磁性材料上，反射光的偏振面发生旋转的现象。克尔效应在磁光存储、三维成像、生物检测等领域具有巨大的应用潜力。一般地，当磁性材料直接与入射光相互作用时，磁性材料的克尔效应弱，不利于克尔效应的应用。

技术实现要素：

为解决以上问题，本发明提供了一种具有空腔结构的克尔效应衬底，包括基底、磁性材料层、孔洞，覆盖部，磁性材料层置于基底上，孔洞设置在磁性材料层的表面，孔洞为一维线栅形，孔洞按照一维周期排列，覆盖部设置在孔洞内，覆盖部的两端埋入磁性材料层，相邻覆盖部不连接。

更进一步地，覆盖部的材料为二氧化硅或石墨烯。

更进一步地，覆盖部的材料为贵金属。

更进一步地，贵金属为金。

更进一步地，覆盖部的厚度小于20纳米。

更进一步地，相邻覆盖部之间的距离小于40纳米。

更进一步地，孔洞不贯穿磁性材料层。

更进一步地，在孔洞的底部还设有贵金属颗粒。

更进一步地，基底为非磁性材料。

更进一步地，磁性材料层的材料为钴、铋铁石榴石。

本发明的有益效果：本发明提供了一种具有空腔结构的克尔效应衬底，包括基底、磁性材料层、孔洞，覆盖部，磁性材料层置于基底上，孔洞设置在磁性材料层的表面，孔洞为一维线栅形，孔洞按照一维周期排列，覆盖部设置在孔洞内，覆盖部的两端埋入磁性材料层，相邻覆盖部不连接。这样一来，由覆盖部、孔洞侧壁形成空腔结构，入射光被限制在空腔内，在空腔内形成强电场，增强了入射光与磁性材料层的作用，增强了克尔效应的强度，在克尔效应应用领域具有良好的应用前景。

以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是一种具有空腔结构的克尔效应衬底的示意图。

图2是又一种具有空腔结构的克尔效应衬底的示意图。

图3是再一种具有空腔结构的克尔效应衬底的示意图。

图中：1、基底；2、磁性材料层；3、孔洞；4、覆盖部；5、贵金属颗粒。

具体实施方式

为进一步阐述本发明达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本发明的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。

实施例1

本发明提供了一种具有空腔结构的克尔效应衬底。如图1所示，该具有空腔结构的克尔效应衬底包括基底1、磁性材料层2、孔洞3，覆盖部4。磁性材料层2置于基底1上。基底1的材料为非磁性材料。优选地，基底1的材料为二氧化硅。磁性材料层2的材料为磁性材料。磁性材料层2可以由一种磁性材料构成，也可以由多种磁性材料构成。优选地，磁性材料层2的材料为钴、铋铁石榴石。孔洞3设置在磁性材料层2的表面，孔洞3为一维线栅形，孔洞3按照一维周期排列。也就是说，衬底3为一维周期性结构。在衬底的截面上，孔洞3的形状为矩形，孔洞3的高度方向沿着基底1的法线方向。覆盖部4设置在孔洞3内，覆盖部4的两端埋入磁性材料层2，相邻覆盖部4不连接。也就是说，覆盖部4的宽度大于孔洞3的宽度，在孔洞3的侧面处，覆盖部4的两个端部伸入磁性材料中，用以支撑覆盖部。

应用时，入射光倾斜照射磁性材料层2。在图1中垂直于纸面方向施加磁场，根据反射光强度的变化实现克尔效应强度探测。在本实施例中，由覆盖部4、孔洞3侧壁、孔洞3底部形成空腔结构，入射光被限制在空腔内，在空腔内形成强电场，增强了入射光与磁性材料层2的作用，增强了克尔效应的强度，在克尔效应应用领域具有良好的应用前景。

实施例2

在实施例1的基础上，覆盖部4的材料为二氧化硅或石墨烯，以便于入射光透过覆盖部4，将光限制在空腔内，增强衬底的克尔效应。

实施例3

在实施例1的基础上，覆盖部4的材料为贵金属。贵金属为金。覆盖部4的厚度小于20纳米。这样一来，一方面，入射光能够激发覆盖部4上的局域表面等离激元共振，在覆盖部4两端形成强电场，而这些强电场被磁性材料覆盖，从而增强磁性材料与局域电场之间的作用，增强克尔效应的强度；另一方面，入射光能够穿透覆盖部4，进入空腔，被限制在空腔内，增强磁性材料与电场的相互作用，提高衬底克尔效应的强度。

更进一步地，相邻覆盖部4之间的距离小于40纳米。这样一来，相邻覆盖部4之间形成耦合，在相邻覆盖部4的端部之间形成更强的电场，而这些更强的电场置于磁性材料内，这更有利于增强衬底的克尔效应。

更进一步地，在衬底的截面内，覆盖部4为矩形。也就是说，不同部位处，覆盖部4的厚度相同，以减少对入射光的散射，使得更多的光进入空腔内，增强衬底的克尔效应。

更进一步地，覆盖部4倾斜设置。在应用衬底时，入射光倾斜照射磁性材料层2。倾斜的覆盖部4更容易与入射光耦合，一方面在覆盖部4的两端产生强电场，一方面更多的光耦合进入空腔。这两方面的作用均有利于增强衬底的克尔效应。

实施例4

在实施例1-3的基础上，如图2所示，孔洞不贯穿磁性材料层2。这样一来，空腔内的电场也能够与孔洞3底部的磁性材料作用，更进一步地增强衬底的克尔效应。

实施例5

在实施例4的基础上，如图3所示，在孔洞3的底部还设有贵金属颗粒5。贵金属颗粒5的材料为金。这样一来，贵金属颗粒5聚集空腔内的电场，由于级联放大作用，在贵金属颗粒5附近产生更强的电场，这些强电场与其附近的磁性材料产生强相互作用，更进一步地提高了克尔效应的强度。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

技术特征：

1.一种具有空腔结构的克尔效应衬底，其特征在于，包括：基底、磁性材料层、孔洞，覆盖部，所述磁性材料层置于所述基底上，所述孔洞设置在所述磁性材料层的表面，所述孔洞为一维线栅形，所述孔洞按照一维周期排列，所述覆盖部设置在孔洞内，所述覆盖部的两端埋入所述磁性材料层，相邻所述覆盖部不连接。

2.如权利要求1所述的具有空腔结构的克尔效应衬底，其特征在于：所述覆盖部的材料为二氧化硅或石墨烯。

3.如权利要求1所述的具有空腔结构的克尔效应衬底，其特征在于：所述覆盖部的材料为贵金属。

4.如权利要求3所述的具有空腔结构的克尔效应衬底，其特征在于：所述贵金属为金。

5.如权利要求4所述的具有空腔结构的克尔效应衬底，其特征在于：所述覆盖部的厚度小于20纳米。

6.如权利要求5所述的具有空腔结构的克尔效应衬底，其特征在于：相邻所述覆盖部之间的距离小于40纳米。

7.如权利要求1-6任一项所述的具有空腔结构的克尔效应衬底，其特征在于：所述孔洞不贯穿所述磁性材料层。

8.如权利要求7任一项所述的具有空腔结构的克尔效应衬底，其特征在于：在所述孔洞的底部还设有贵金属颗粒。

9.如权利要求8所述的具有空腔结构的克尔效应衬底，其特征在于：所述基底为非磁性材料。

10.如权利要求9所述的具有空腔结构的克尔效应衬底，其特征在于：所述磁性材料层的材料为钴、铋铁石榴石。

技术总结
本发明涉及克尔效应应用领域，具体提供了一种具有空腔结构的克尔效应衬底，包括基底、磁性材料层、孔洞，覆盖部，磁性材料层置于基底上，孔洞设置在磁性材料层的表面，孔洞为一维线栅形，孔洞按照一维周期排列，覆盖部设置在孔洞内，覆盖部的两端埋入磁性材料层，相邻覆盖部不连接。这样一来，由覆盖部、孔洞侧壁形成空腔结构，入射光被限制在空腔内，在空腔内形成强电场，增强了入射光与磁性材料层的作用，增强了克尔效应的强度，在克尔效应应用领域具有良好的应用前景。

技术研发人员：不公告发明人
受保护的技术使用者：中山科立特光电科技有限公司
技术研发日：2020.08.31
技术公布日：2020.11.24