Способ контроля физических параметров тонких пленок

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ . К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

«»911270 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 200680 (21) 2946221/18-25 (ф1)М Кд 3

G N 24/10 с присоединением заявки ¹

Государствеииый комитет

СССР по делам изобретеивй и открытий (23) Приоритет

1%3) УДК. 538.113 (088.8) Опубликовано. 070382.Бюллетень № 9 а

Дата опубликования описания 07.03.82 (72) Авторы изобретения

В.Н.Линев, Е.Я.Фурса и С.С.Шушкевич ! ,ф фу."Ъ ) Я

7Íà а а, -.) 01 " i;:;

Белорусский ордена Трудового Красного . Эйаэ уьи<;.-;:,.,-;- -.,g . ",. государственный университет им. В.И.Ленина (71) Заявитель (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ФИЗИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ

ТОНКИХ ПЛЕНОК

Изобретение относится к техничес- . кой физике и может быть использовано при разработке устройств для измерений контроля физических параметров тонких пленок больших размеров, в том числе энитаксиальных ферритгранатовых систем (ЭФГС), методом радиоспектроскопии.

Известен способ контроля физических параметров пленок по сигналу магнитного резонанса, когда образец помещают в резонатор стандартного спектрометра электронного парамагнитного резонанса (1).

Однако чувствительность измерений определяется чувствительностью .,спектрометра, поэтому максимальные размеры контрольных пленок„ которые могут исследоваться беэ разрушения, ограничены размерами рабочей области резо(оратора а

Наиболее близким к предлагаемому является способ контроля физических параметров тонких пленок основанный на измерении электройного параили ферромагнитного резонанса образца, при облучении его мощностью резонатора. Исследуемый образец располагают с внешней стороны резонатора и через отверстия в стенке резо1 натора осуществляют связь Н-компоненты поля СВЧ с локальной-областью образца. Этот способ позволяет избирательно по площади пленки измерять параметры образцов, которые проявляют достаточно интенсивные магниторезонансные свойства (например, магнитная пленка ЭФГС) (2).

1О Однако такой способ уступает по чувствительности традиционному способу .измерения, когда образец помещают внутрь стандартного высокодобротного резонатора, из-за слабой связи образца с резонансной системой измерительного устройства, резкому изменению частоты и добротности резонатора при помещении в него массивного феррмагнетика.

Цель изобретения — повышение чувствительности при исследовании образцов локальных участков больших размеров.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу контроля

25 физических параметров тонких пленок, основанному на измерении электронного пара- или ферромагнитного резонанса образца при облучении его мощностью резонатора,,экранируют,весь

ЗО образец проводящим экраном с отверс9)1270

50 тием, располагают плоскости экрана перпендикулярно Е-компоненте поля сверхвысоких частот (СВЧ) в резонаторе, соединяют в единое целое проводяций экран и резонатор, создают резонансные условия на образце при изменении магнитного поля поочередно в разных точках образца через сквозное отверстие в проводящем экране, совпадающее с максимум Н-компоненты поля СВЧ. о

Для реализации максимальной чувствительности измерения требуется обеспечить сильную связь Н-компоненты поля СВЧ, возбуждаемого в резонаторе с исследуемой локальной областью15 образца. Это достигается введением образца в полость резонатора. При этом, для устранения влияния вносимых диэлектрических потерь от остальной части образца на характеристики резонатора и, в первую очередь, наего добротность, в резонатор введен плоский проводящий экран, охватывающий образец. Расположение экрана в полости резонатора и его закрепление осуществляется с учетом структуры поля и тока СВЧ. Поскольку экран представляет из себя достаточно тонкие проводящие поверхности, во всех точках нормальные к электрическим силовым линиям и касательные к магнитным силовым линиям, то, например, в прямоугольном резонаторе, возбужденном на волне Н „ и т. п, поле данной волны возмуцено не бу" дет. Для связи СВЧ-поля: с исследуемой областью образца в.максимуме

Н-компоненты экран имеет сквозное отверстие.

На фиг. 1 изображен прямоугольный резонатор Н й,. на фиг. 2 — 40 разрез A-A на фиг. 1;, на фиг. 3 разрез Б-В на фиг. 2.

Плоский проводящий экран 1 введен в резонатор 2 нормально электрическим силовым линиям и закреплен 45 в плоскостях 3 и 4 резонатора 2.

Исследуемый образец, 5 помещен в экран 1, при этом связь образца 5 с полем СВЧ осуществляется через сквозное отверстие б в экране 1.

Путем перемещения образца 5 относительно отверстия б последовательно осуществляется регистрация спектров и расчет контролируемых параметров в каждой контрольной точке по площади пленки.

Введение в рабочую область резонатора, ограниченную плоским экраном, общей толщиной 1,5 мм и шириной 62 мм, пленки ЭФГС (V, (Fe,Gà ß диаметром 60 мм и толциной 0,65 мм а также плоского водосодержащего образца тех же размеров, проявляется как результат взаимодействия

СВЧ-колебаний резонатора только с локальной областью образца, добротность резонатора сохраняется высокой.

Чувствительность предлагаемого способа контроля оценена путем сравнения спектров ферромагнитного резонанса от пленки (U, S ) (Fe, Ga) 0 < диаметром 3 мм, записанных на спектрометре Е-112 Varian (США) с прямоугольным резонатором E-23 1, и той же пленки диаметрами 3,6, 30 и 60 мм с резонатором, реализующим предлагаемый способ. Обработка полученных спектров, .с учетом различия в добротностях резонаторов, показала, что предлагаемый способ может обеспечить неразрушаюций контроль физических параметров тонких пленок больших размеров с чувствительностью практически равной чувствительности обычных спектрометров ЭПР. Изобретение обеспечивает выигрыш в чувст; вительности в 8-10 раз. При.этом можно получить разрешающую -способность контроля по площади пленки менее 2 мм в диаметре.

Формула изобретения

Способ контроля физических параметров тонких пленок, основанный на измерении электронного пара- или ферромагнитного резонанса образца, при облучении его мощностью резонатора, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности, экранируют весь образец проводяцим экраном .с отверстием, располагают плоскости экрана перпендикулярно Е-компоненте поля сверхвысоких частот (СВЧ) в резонаторе, соединяют в единое целое проводящий экран и резонатор, создают резонансные условия на образце при изменении магнитного поля поочередно в разных точках образца через сквозное отверстие в проводящем экране, совпадающее с максимумом Н-компонен- . ты поля СВЧ.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Бусол Ф.И., Васильев A.Ã., Галкин A.A. и др. Температурная зависимость одноосной магнитной анизотропии эпитаксиальных пленок.— Физика твердого тела, 1979, 21, Р 11, с. 3472 — 3474.

2. Суху Р., Магнитные тонкие пленки, М., Мир, 1967, с. 278 (прототип).

Составитель В.Покатилов

Редактор О.Юрковецкая Техред Т. Маточка Корректор A.Öçятко

Заказ 1109/28 Тираж 883 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, РаушскаЯ наб, д. 4/5 ф

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4