Способ измерения электросопротивления тонких магнитных пленок

(51)5 С 01 В 33/05, 27/00 Е ИЗС)БРЕ ПИ А ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(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 пленок (ТМП).Целью изобретения является расширение диапазона измеряемых параметров, за счет одновременного измерения в электрически ачизотропных 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 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 0 в направлении тока в пленке, и определяется величина электро- сопротивления В = О/ 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 О(0,0), Не меняя положения пленки относительно тока, изменяют направление подмагничивающего по1803892 Л зп 2 е+Л зп 2х ля в плоскости пленки на ортогональное, а затем измеряют соответствующее падение напряжения О(0, л/2). Далее, не меняя ориентации подмагничивающего поля, изменяют направление тока на ортогональное и затем измеряют падение напряжения О(7 г/2, О). Величины структурной анизотропии электросопротивления ЛВе и анизотропии магнетосопротивления ЛВ определяют расчетным путем,Лре СОЗ 2 фе + Лрщ СОВ 2 фщ определяющие величину эффективной анизотропии и ориентации ее оси,Способ реализуется следующим образом, Определение величин ЛВе и ЛВп может быть проведено лишь после выявлениянаправления ОЭА. С учетом выше приве"О денных соотношений определение ОЭАпроводится следующим образом. Подмагничивающее поле Н, значительно превышающее поле магнитной анизотропии пленкиН(Н Н),ориентируют вдоль тока (соответствует /ъ = 0), Используя скользящиетоковые и измерительные контакты, вращают пленку в ее плоскости (изменяют угол ре).Максимальное значение О (О, О)/ (т,е, Е/при фиксированном(т,е.соответствует20 ре = О. Величина падения напряжения в соответствие с (2) определяется двумя угламиО ( фе, /Ъ). При фИКСирОВаННОМ ЗНаЧЕНИИсилы тока измеряют напряжение для Ъ = О,25при ъ = л/2 и для уе = л/2 при уп = 0 иопределяют значения Л Вп и ЛВе по форму- лам Сущность предлагаемого способа заключается в следующем. Связь напряженности электрического поля Е с плотностью электрического тока ) для анизотропной ТМП может быть представлена следующим образом: Е = Р + 2 оп(йп ЛЪп + 2 пе (йе 1) ЛРе где пп и пе - орты, определяющие ориентацию магнитного момента и оси электрической анизотропии (ОЭА) в пленке относительно вектора ;Лрт, Лре днизотропия электросопротивления, обусловленная намагниченностью и структурой пленки; Л В = - (О (О, О) - О (О, 7 г/2, 1 30 рь =ро+Лрт -ф-ЛРе,(4) Л В, = - (О (О, О) - О ( л/2, О 1 1ро -- (Рп +Р,Д При необходимости определения величинымагниторезистивного эффекта (МРЭ)Л Впво в ТМП со структурной анизотропией,значения Во находят из выражения Вводя углы ув и ре между плотностью электрического тока, намагниченностью и ОЭА,определяют продольную компоненту электрического поля,измеряя падение напряжения для уе = л/2 при уъ = к/2.На чертеже представлены экспериментальные зависимости электросопротивления от углов поворота ТМП ре (при Ъ = О, кривая 1) и рп (при ре = О, кривая 2) пермаллоевой пленки (70 И 12 Ре 18 СО) толщиной 2100 А, полученной при угле напыления 52 о, имеющей поле магнитной анизотропии Н = = 13 э, измерения проводились при фиксированном значении тока = 10 п 1 А в подмагничивающем поле Н = 180 Э. Используя экспериментальные значения и соотношения (4,5), для искомых параметров пленки получают: Л Вв = 0,075 Ом, Л Ве = 0,45 Ом, Во =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 =(ро+ Лрсоз 2 ф) (3) где введены эффективные параметры ЛР =Лр 2 е+Лф +2 ЛРе ЛРгп х х СОВ 2 ( фе /1 п 140 Во = 2 (О (О, О) + О (7 г/27 т/2 (5)Е = (ро + Лрп сов 2 рп, + Лре сов 2 ре)1Заказ 1056 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035. Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 он позволяет определять величину магниторезистивного эффекта Ь Вп,/й в ТМП, обладающих структурной анизотропией монокристаллические, текстурированные пленки).Формула изобретения Способ измерения электросопротивления тонких магнитных пленок, включающий пропускание электрического тока 1 фиксированной величины в пленке, помещенной Ь однородное магнитное поле, величина которого больше поля наведенной магнитной Энизотропии образца, измерение падения напряжения О в направлении тока в пленке, Создаваемого скользящими контактами электродов, определение величины электросопротивления В = О/ при различной Ориентации подмагничивающего поля в плоскости пленки относительно направления тока, определяемой углом Ъ, о т л и- Ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения диапазона измеряемых параметров за счет одновременного измерения в электрически Энизотропных магнитных пленках компонент структурой и магниторезистивной анизотропии электросопротивления, перед измерением совмещают направление тока снаправлением подмагничивающего поля и5 путем поворота пленки в ее плоскости получают максимальное падение напряженияО ( уЪ, уЪ) = О (О, 0), где уЪ - угол междунаправлениями оси электрической анизотропии, соответствующей максимальному10 значению электросопротивления и тока, ине меняя положения пленки относительнотока, изменяют направление подмагничивающего поля в плоскости пленки на ортогональное, измеряют падение напряжения15 О (О, л/2), затем, не меняя направления подмагничивающего поля и положения пленки,изменяют направление тока на ортогональное, измеряют падение напряжения О (л/2,0), а искомые параметры определяют рас 20 четным путем по формуламЛ йп, = - О (О, О) - О (О, л/2),11Ь йе = - О (О, О) - О (л/2, 0)1.11