Способ определения структуры тонких магнитных пленок

 

ОП ИСАНИЙ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскнх

Социалистических

Республик

G 01 R 33/12 с присоединением заявки М

Гоаудауатвехвый камитет

СССР (23) Приоритет по лелем изабаетений и атхрытвй

Опубликовано 30 ° 03 82 «иоллетень М 12

Дата опубликования описания 30. 03. 82 (53) УДК 621. .317-44 (088.8) Л.А. Иевенко, А.Ю. Кожухарь и В.М. Ус икнув,:„„-,,,.»

ji-,. „ (72) Авторы изобретения с

1

t (7l) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТРУКТУРЫ ТОНКИХ

МАГНИТНЫХ ПЛЕНОК

Изооретение относится к магнитной электронике и радиоспектроскопии, а именно к способам исследования параметров тонких магнитных клепок (ТИП), и может найти применение как экспресс-метод при технологическом контS роле образцов ТМП, например, гранато- . вых эпитаксиальных структур.

Известен магнитооптический способ определения структуры ТМП, в котором структуру ТМП определяют путем визуального наблюдения за процессом перестройки межфазной границы под действием магнитного поля (lj, Однако данный способ является уйи" версальным и прямым, так как о существовании слоев в ТМП. судят по воз-. никновению эон с различной оптической плотностью. Кроме того, метод является трудоемким и не подлежит автоматизации, а следовательно, не может быть использован для технологического экспресс-анализа.

Известен способ определения структуры ТМП, использующий явление ферромагнитного резонанса (ФМР), который включает воздействие на образец, помещенный в резонатор электрометра, электромагнитным СВЧ полем и магнитным полем смещения, регистрацию спектров поглощения образца в зависимости от величины магнитного поля смещения при различных углах между его направлением и направлением оси легкой намагниченности образца, определение поля анизотропии, по которым судят о стоуктуое ТМП (2) .

Недостатком известного спбсоба является снижение точности при определении структуры ТМП, применяемых для построения устройств записи, хранения и отображения информации, которые содержат подрешетку редкоземельных ионов, обладающих очень малым временем релаксации. Это приводит к увеличению затухания в магнитной системе, сдвигу резонансного поля и уши3 91715 рению кривой поглощения. Эти.факторы снижают точность измерений параметров пленок редкоземельных ферритов-гранатов методом ФМР и не поэво" ляет определить существование слоев, отличие полей анизотропии которых не превышает ширину линии фМР.

Цель изобретения - повышение точности..

Поставленная цель достигается тем, ф что в способе определения структуры тонких магнитных пленок, включающем воздействие на образец, помещенный. в резонатор спектрометра,. электромагнитным полем и магнитным полем lS .смещения, регистрацию спектров поглощения образца в зарисимости от величины магнитного поля смещения и . определение поля анизотропии-образца, частоту электромагнитного поля 20 выбирают равной частоте резонанса доменных границ образца, .направление магнитного поля смещения устанавливают перпендикулярно к оси легкой намагниченности .образца и регистри- 25 руют спектры поглощения образца при величине угла между выбранным в плоскости образца направлением отсчета и направлением магнитного поля смеще-. ния 0, 30 и 60 . зв

На чертеже приведен спектР поглощения многослойной ТИП в магнитном поле смещения, направление которого перпендикулярно оси легкой намагниченности(ОЛН) образца. Ij 2, 3 - зна- з чения полей анизотропии для различных слоев ТИП.

Способ определения структуры ТИП осуществляется следующим образом.

Спектр магнитного резонанса магнитного диска с одноосной анизотропией для плоскостной ориентации магнитного поля в некотором диапазоне частот имеет вид о

+0/g = H> + N>MS

1 формула изобретения

Способ определения структуры тонких магнитных пленок, включающий воздействие на образец, помещенный в резонатор спектрометра, электромаггде o - резонансная частота;

- гиромагнитное отношение;

Н, - поле одноосной анизотропии;

И - намагниченность насыщения; и - размагничивающий фактор.

Из приведенной формулы следует, .что для ТПМ в планарном поле Нр, пер- пендикулярном оси легкого намагничивания образца (Й 3 ОЛН) спектры магнитного резонанса должны иметь особенность в полях Н = НА, которая

0 4 для однослойной пленки представляет собой пик поглощения.

Если в процессе эпитаксиального выращивания в пленке образуется не- сколько слоев, отличающихся по физическим параметрам, в том числе по магнитной анизотропии, то линия поглощения расщепляется на ряд линий, соответствующий числу слоев. Пики поглощения будут наблюдаться в полях, соответствующим полям анизотропии каждого слоя.

Образец помещают в резонатор спектрометра (на чертеже не показан),. воздействуют на него электромагнитным полем и магнитным полем смещения.

Спектр поглощения образца регистрируют в полях смещения, близких no ееличине к полям анизотропии.

Полученный спектр имеет вид, показанный на чертеже.

Для повышения точности задают произвольное направление в плоскости пленки и регистрируют спектры поглощения для значений углов между этим .направлением и направлением планарного магнитного поля смещения 0

30, 60 . После этого определяют значение полей анизотропии, как полусуммы максимальных и минимальных зна-. чений резонансных полей соответствующего слоя.

Затем, зная площадь всей резонансной, кривой и площадь отдельных пиков определяют толщину каждого слоя по отношению указанных площадей.

П р и.м е р. Исследование ТИП на основе. гранатовой эпитаксиальной структуры. Точность определения толщины слоев = 104, определение полей анизотропи =1,24.

Точность определения поля анизотропии известным способом 153,. тол" щина слоев не определяется из-за ограничений, присущих методу ФИР.

Таким образом, использование предлагаемого способа позволяет быстро (=2 мин) определить структуру ТМП, повысить точность измерений и автоматизировать процесс измерений.

1600 НО,З.. 1500 с

Составитель В. Новожилов ,Редактор Н. Ковалева Техред И. Рейвес Корректор И. Демчик е

Тираж 719. Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам .изобретений.и открытий н . . 4/5

Заказ 1883/67

113035, Иосква, Ж 35, Раушская аб, д и

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

5, 917150 6 нитным полем и магнитным полем сме- ниченности образца и регистрируют щения, регистрацию спектров поглоще- спектры поглощения образца при велиния образца в зависимости от величи- чине угла между выбранным в плоскос ны магнитного поля смещения и.опреде-. ти образца направлением отсчета и на»; ление поля анизотоопии образца, о т- s правлением магнитного поля смещения л и ч а ю шийся .тем, что, с 0, 30 и 69 . целью повйшения точности, частоту Источники информации, электромагнитного поля выбирают рав- принятые во внимание при экспертизе ной частоте резонанса доменных гра- . 1. Аваева И..Г. и др. Ф.Т.Т. 1977, ниц образца, направление магнитного ie т 19, N, 9, с. 2677. поля смещенйя устанавливают пер- 2. Hoekstra В. Solid State Саппендикулярно к оси легкой мамаг- . mica, 1976, т. 8, И 4, с. 469.