Способ неразрушающего измерения намагниченности насыщения и констант анизотропии ферромагнитных пленок

(53)5 6 01 В 33 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТПРИ ГКНТ СССР ИЯМИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(7 ститут (72) Б шико вер (56) А М 123 (54) С РЕНИ НИЯ 57) И нике Изобретение относится к радиоэлектро- таллического электрода 8, микрополосковой нике и электронной технике и может быть линии 9, двух микрополосковых антенн 10, использовано при измерений магнитных па- расположенных параллельно друг другу на раметров ферромагнитных пленок (напри- расстоянии 1, измеряемой ферромагнитной мер, намагниченности насыщения, пленки 11, расположенной на диэлектричеконстант анизотропии) как в процессе их ской подложке 12. Микрополосковая линия производства, так и при изготовлении спин- . 9 подсоеди:яется к измерительнойустанов-. волновых пленочных СВЧ-приборов.ке через сверхвысокочастотный коаксиальЦелью изобретения является повыше- ный кабель 13,нйе точности измерения, :,: Последовательность- действия йри из.На фиг.1 показана конструкция устрой- мерении намагниченности насыщения и ства, реализующего способ измерения па- констант анизотропии ферромагнитйой раметров ферромагнитных пленок; нафиг.2 пленки состоит вследующем,- частотные зависимости мощности отра- Собирают измерительную секцию, коженного СВЧ-сигнала., торая состоит из исследуемой ферромагнитИзмерительная установка состоит иэ ной пленки железо-иттриевого граната магнитной системы 1. измерительной сек-(ЖЙГ)толщиной , выращенной надиэлектции 2, СВЧ-генератора 3. направленного от- рической подложке из гадолиний-галлиевоветвителя 4, детектора 5, индикатора 6. го граната (ГГГ),. ферромагнитную пленку Измерительная секция 2 (фиг.1 б) представ- накладывают на антенную систему, состояляет собой антенную систему, состоящую из щую из двух параллельных микрополоскодиэлектрической подложки, сплошного ме- вых антенн шириной уЧ, расположенных на 23496/21,08,92. Бюл, В 30 .енинградский электротехнический иним; В,И,Ульянова (Ленина)А.Калиникос, М.К.Ковалева, Н,Г,Ков, Н.В.Кожусь, И.П.Панчурин и С.В,Севторское свидетельство СССР 6891, кл. 0 01 й 33/035, 1987, ПОСОБ НЕРАЗРУША)ОЩЕГО ИЗМЕЯ НАМАГНИЧЕННОСТИ НАСЫЩЕ- И КОНСТАНТ АНИЗОТРОПИИ ОМАГНИТНЫХ ПЛЕНОКзобретение относится к радиоэлектрои электронной технике и может быть использовано при измерении парамвтроа ферромагнитных пленок как в процессе их производства, так и при изготовлении пленочных спин-волновых СВЧ-приборов. Сущность способа заключается в том, что спиновые волны возбуждают СВЧ переменным манитным полем одновременно в двух областях исследуемой ферромагнитной пленки и при каждой ориентации постоянного магнитного поля измеряют частоты спиновых волн, соответствующие минимумам частотной зависимости СВЧ-мощности, отраженной от исследуемого образца,а искомые параметры пленки определяют по измеренным значениям частот с помощью дисперсионных соотношений,2 ил.расстоянии. Измерительную секцию помещают в магнитную систему, создающую постоянное магнитное поле напряженностью Но, направленное вдоль оси антенн спиновых волн. При этом реализуется режим возбуждения поверхностной спиновой волны. С помощью СВЧ-генератора измеряют частотные зависимости отраженной мощности СВЧ-сигнала РО 2 р = фо) при двух различных направлениях магнитйого поля Но относительно кристаллографических осей пленки, что реализуется поворотом пленки относительно поля Но Как видно иэ фиг.2, зависимость Ротр, - 1 (в) имеет осциллирующий характер, а значения волновых чисел в точках минимумов зависимостей РО 2 р = 1 (в) определяются при Л р 2 = 0 иэ простого соотношения:( щф (1) где р- угол ориентации оси периодичности магнитного поля относительно направления распространения спиновой волны;- расстояние между микрополосковыми антеннами.При повороте пленки происходит смеЩение минимУмов зависимости Ро 2 р = 1 (в), связанное с влиянием кубической анизотропии. Кривая 1 на фиг.2 соответствует ориентации поля Но вдоль оси 112, кривая 2 - ориентации поля Но вдоль оси 110,Измеряют значение частот, соответствующих любому и-му минимуму на зависимости Ротр = 1(в) сначала при ориентации магнитного поля Но вдоль кристаллографической оси 110 (во), а затем - при ориентации Но вдоль кристаллографической оси 112 (вп 12). Определяют величину поля кубической анизотропии Н с помощью соотношения:где К - константа кубической анизотропии;Мо - намагниченность;) = 2.28 МГц/Э - магнитомеханическое отношение.Так, при определении Н по любому пику зависимостей Ротр =- Г( в), представленных на фиг,2, получим Н = -56 Э.А Измеряют значения частот, соответствующие трем минимумам (произвольным, с номерами п,п и и") на частотной зависимости Ро 2 р = (в) при ориентации поля Но вдоль 5 оси 112 и определяют значение намагниченности Мо и поля одноосной анизотропии Н" = =К" /Мс, (К" - константа одноосной аниэотропии) с помощью соотношений;Ч Мо(Рн- Рп) 15 где Рп - многочлен, зависящий от Ь - волнового числа спинооых оолн.В длиннооолновом приближении (1 п) Р определяется с помощью соотношения20Значения Мо, Нд, Н" могут быть определены с помощью выражений (2) - (4) по измерению частот, соответствующих любым25 минимумам на зависимости РО 2 р = 1 (в), чтодает возможность определения усредненных значений параметров Мо, К, К" побольшему количеству экспериментальныхточек на зависимости30 Ротр = т (в)формула изобретенияСпособ неразрушающего измерениянамагниченности насыщения и константанизотропии ферромагнитных пленок,35 включающий одновременное воздействиена пленку постоянного магнитного поля иСВЧ магнитного поля, изменение направления постоянного магнитного поля относительно кристаллографических осей пленки и40 определение параметров пленки из дисперсионного соотношения, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точностиизмерения, воздействуют на две параллельно расположенные области пленки постоян 45 ным и СВЧ магнитными полями, начастотной зависимости СВЧ отраженноймощности при каждой ориентации постоянного магнитного поля фиксируют точки, соответствующие минимальному значению50 этой мощности,1755220 00 00 1 Г. 21 Составитель Л. УстиноТехред М.Моргентал орректор О. Юркоаецк ват едактор каз 2891. Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раущская наб., 4/5 оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101