Способ измерения электросопротивления тонких магнитных пленок

 

Использование: в измерительной технике и предназначено для измерения и контроля электрических и магнитных свойств металлических тонких магнитных пленок (ТМП). Сущность изобретения: способ включает пропускание в образце, помещенном в однородное магнитное поле, электрического трка фиксированной величины. При этом измеряется падение напряжения в направлении тока в пленке и определяется величина электросопротивления при различной Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения и контроля электрических и магнитных свойств металлических тонких магнитных плеКок (ТМП). Целью изобретения является расширение Диапазона измеряемых параметров, за счет одновременного измерения в электрически анизотропных магнитных пленках компонент структурной и магниторезистивной анизотропии электросопротивления. Поставленная цель достигается тем, что через ТМП, помещенную в однородное магориентации подмагничивающего поля в плоскости пленки относительно направления тока, Одновременное измерение в электрически анизотропных ТМП параметров структурной анизотропии электросопротивления и анизотропии магнетосопротивления осуществляется следующим образом: при подмагничивании образца вдол1 тока поворотом пленки в ее плоскости добиваются максимального значения напряжения. Затем, не меняя положения пленки относительно тока, изменяют направление подмагничивающего поля на ортогональное и после этого измеряют падение напряжения. Далее, не меняя ориентации подмагничивающего поля, изменяют направление тока на ортогональное и затем измеряют падение напряжения, величины Структурной анизотропии электросопротивления и анизотропии магнетосопротивления определяются расчетным путем. Применение предложенного способа позволяет определять величину магниторезистивного эффекта в ТМП, обладающих структурной анизотропией электросопротивления. 1 ил, нитное поле, пропускается электрический ток фиксированной величины, измеряется падение напряжения U в направлении тока в пленке, и определяется величина электросопротивления R U/I при различных угловых положениях подмагничивающего поля в плоскости пленки относительно направления тока. Затем при подмагничивании образца вдоль тока поворотом пленки в ее плоскости добиваются максимального значения падения напряжения U(0,0). Не меняя положения пленки относительно тока, изменяют направление подмагничивающего поел С 00 о со 00 о ю

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s G 01 R 33/05, 27/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21 4930775/21 (22 23.04.91 (46 23.03.93. Бюл. М 11 (71) Научно-исследовательский институт прикладной математики и механики МГТУ им, Н. Э, Баумана (72) В, В. Сидоренков, Д, И. Семенцов, Т. М. Семенцова и С, Л. Тимченко (56) С. Х. Карпенков. Тонкопленочные магнитные преобразователи, М.: Радио и связь, 1985, с, 166-182. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРОСОПРОТИВЛЕНИЯ ТОНКИХ МАГНИТНЫХ

ПЛЕНОК (57) Использование: в измерительной технике и предназначено для измерения и контроля электрических и магнитных свойств металлических тонких магнитных пленок (ТМП). Сущность изобретения: способ включает пропускание в образце, помещенном в однородное магнитное поле, электрического тока фиксированной величины. При этом измеряется падение напряжения в направлении тока в пленке и определяется величина электросопротивления при различной

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения и контроля электрических и магнитных свойств металлических тонких магнитных плен ок (ТМП).

Целью изобретения является расширение диапазона измеряемых параметров, за счет одновременного измерения в электрически ачизотропных магнитных пленках компонент структурной и магниторезистивной анизотропии электросоп ротивления.

Поставленная цель достигается тем, что через ТМП, помещенную в однородное маг„„ЯЦ„„1803892 А1 ориентации подмагничивающего поля в плоскости пленки относительно направления тока, Одновременное измерение в электрически анизотропных ТМП параметров структурной анизотропии электросопротивления и анизотропии магнетосопротивления осуществляется следующим образом; при подмагничивании образца вдол. тока поворотом пленки в ее плоскостидобиваются максимального значения напряжения.

Затем, не меняя положения пленки относительно тока, изменяют направление подмагничивающего поля на ортогональное и после этого измеряют падение напряжения.

Далее, не меняя ориентации подмагничивающего поля, изменяют направление тока на ортогональное и затем измеряют падение напряжения, величины структурной анизотропии электросопротивления и анизотропии магнетосопротивления определяются расчетным путем, Применение предложенного способа позволяет определять величину магниторезистивного эффекта в ТМП, обладающих структурной анизотропией электросопротивления. 1 ил. нитное поле, пропускается электрический ток фиксированной величины, измеряется падение напряжения U в направлении тока в пленке, и определяется величина электросопротивления R = U/! при различных угловых положениях подмагничивающего поля в плоскости пленки относительно направления тока. Затем при подмагничивании образца вдоль тока поворотом пленки в ее плоскости добиваются максимального значения падения напряжения U(0,0), Не меняя положения пленки относительно тока, изменяют направление подмагничивающего по1803892

sin 2 е+h sin2 х ля в плоскости пленки на ортогональное, а затем измеряют соответствующее падение напряжения U(0, x/2). Далее, не меняя ориентации подмагничивающего поля, изменяют направление тока на ортогональное и затем измеряют падение напряжения

0(тг/2, 0). Величины структурной анизотропии электросопротивления ARe и анизотропии магнетосопротивления ЛRm определяют расчетным путем, Лре cos 2 pe + Apm cos 2 pm определяющие величину эффективной анизотропии и ориентации ее оси, Способ реализуется следующим образом, Определение величин A Re u A Rm Может быть проведено лишь после выявления направления ОЭА. С учетом выше приве"О денных соотношений определение ОЭА проводится следующим образом. Подмагничивающее поле Н, значительно превышающее поле магнитной анизотропии пленки

Нь(Н» Н ),ориентируют вдоль тока (соответствует о = О), Используя скользящие токовые и измерительные контакты, вращают пленку в ее плоскости (изменяют угол pe).

Максимальное значение 0 (О, 0)/! (т.е, E/j) при фиксированном i (т,е. j) соответствует

20 på = О. Величина падения напряжения в соответствие с (2) определяется двумя углами

0 (pe, pm). При фиксированном значении силы тока измеряют напряжение для pe = О, 25 при pm = x/2 и для pe = x/2 при pm = О и определяют значения h Rm и A Re по формулам

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем. Связь напряженности электрического поля Е с плотностью электрического тока J для анизотропной

ТМП может быть представлена следующим образом:

Е = Р j+ 2 mj) APm+ 2 пе (йе)) 4Ре где om u пе — орты, определяющие ориентацию магнитного момента и оси электрической анизотропии (ОЭА) в пленке относительно вектора j;

Apm, Ape анизотропия электросоп ротивления, обусловленная намагниченностью и структурой пленки;

Л Rm = — (U (О, 0) — 0 (О, Л/2)), 1

30 р Il,ü =po + Apm Ape, (4) Л Re = (U (О, О) U (Л/2, О))

pо — — (/ н +Р,ь) При необходимости определения величины магниторезистивного эффекта (МРЭ)

A R+o в ТМП со структурной анизотропией, значения Ro находят из выражения

Вводя углы pm и ре между плотностью электрического тока, намагниченностью и ОЭА, определяют продольную компоненту электрического поля. измеряя падение напряжения для pe = a/2 при уъ = к/2.

На чертеже представлены экспериментальные зависимости электросопротивления от углов поворота ТМП ре (при п = О, кривая 1) и pm (при pe = О, кривая 2) пермаллоевой пленки (70Ni12Fe18Co) толщиной

2100 А, полученной при угле напыления 520, имеющей поле магнитной анизотропии Н =

= 13 э, измерения проводились при фиксированном значении тока i = 10 mA в подмагничивающем поле Н = 180 Э. Используя экспериментальные значения и соотношения (4,5), для искомых параметров пленки получают: A Rm = 0,075 Ом, Л Re = 0,45 Ом, Ro = 2 Ом.

Положительный эффект от применения предложенного способа состоит в том что (2) Так как в прямом эксперименте измеряется суммарный вклад магнитной и структурной анизотропии, поэтому вводят эффективную анизотропию электросопротивления в соответствие со следующими соотношениями;

Е = (р + Ap cos 2 >jr)j (3) где введены эффективные параметры

hp = (Ap, + hpm + 2 Apе hpm x х cos 2 (pe pm )) g = — arctg x

2 ). 40 Ro = 2 (О (О, 0) + 0 (>/2,,7т/2)) (5)

Е = (р + Apm cos 2 p + hp, cos 2 pe)j

1803892

2,5

2„2

2,.1

2,0

Составитель Е.Кущ

Редактор Т,Мельникова Техред М.Моргентал Корректор Л.Филь

Заказ 1056 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5

Производственно-издател ский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 он позволяет определять величину магниторезистивного эффекта Л Rm/Ro в ТМП, обладающих структурной анизотропией (монокристаллические, текстурированные пленки).

Формула изобретения

Способ измерения электросопротивления тонких магнитных пленок, включающий пропускание электрического тока фиксированной величины в пленке, помещенной

Ь однородное магнитное поле, величина которого больше поля наведенной магнитной

Энизотропии образца, измерение падения напряжения U в направлении тока в пленке, Создаваемого скользящими контактами электродов, определение величины электросопротивления R = U/! при различной

Ориентации подмагничивающего поля в плоскости пленки относительно направления тока, определяемой углом о, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью расширения диапазона измеряемых параметров за счет одновременного измерения в электрически анизотропных магнитных пленках компонент структурой и магниторезистивной анизотропии электросопротивления, перед измерением совмещают направление тока с направлением подмагничивающего поля и

5 путем поворота пленки в ее плоскости получают максимальное падение напряжения

U (уЪ, р ) = U (О, О), где уЪ вЂ” угол между направлениями оси электрической анизотропии, соответствующей максимальному

10 значению электросопротивления и тока, и не меняя положения пленки относительно тока, изменяют направление подмагничивающего поля в плоскости пленки на ортогональное, измеряют падение напряжения

15 0 (О, л/2), затем, не меняя направления подмагничивающего поля и положения пленки, изменяют направление тока на ортогональное, измеряют падение напряжения U (л/2, О), а искомые параметры определяют рас20 четным путем по формулам

Л Rm = — (U (О, О) — U (О, л/2)), 1

Л Re = — (О (О, 0) — U (л/2, 0)).