Способ контроля физических параметров тонких пленок

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 200680 (21) 2946221/18-25 Кд 3С 01 Н 24/10 с присоединением заявки Но Государственный комитет СССР по дедам изобретений и открытиИ(%.Ев"с;.) 0"Белорусский ордена Трудового Красног 9 Эйаэьиг в ,;-,угосударственный университет им. В.И.Ленина(54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ФИЗИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ТОНКИХ ПЛЕНОКИзобретение 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), методомрадиоспектроскопии.Известен способ контроля физических параметров пленок по сигналумагнитного резонанса, когда образец помещают в резонатор стандартного спектрометра электронного парамаг"нитного резонанса 11).Однако чувствительность измерений определяется чувствительностью.,спектрометра, поэтому максимальныеразмеры контрольных пленок которыемогут исследоваться беэ разрушения,ограничены размерами рабочей областирезо(оратора,Наиболее близким к предлагаемомуявляется способ контроля физическихпараметров тонких пленокт основанный на измерении электройного пара"или ферромагнитного резонанса образца, при.облучении его мощностью резонатора. Исследуемый образец располагают с внешней стороны реэонато"ра и через отверстия в стенке резонатора осуществляют связь Н-компоненты поля СВЧ с локальной-областьюобразца. Этот способ позволяет избирательно по площади пленки измерятьпараметры образцов, которые проявляют достаточно интенсивные магниторезонансные свойства (например, магнитная пленка ЭФГС) 12). щ Однако такой способ уступает почувствительности традиционному способу .измерения, когда образец помещают внутрь стандартного высокодобротного резонатора, из-за слабойсвязи образца с резонансной системой измерительного устройства, резкому изменению частоты и добротности резонатора при помещении в негомассивного феррмагнетика.Цель изобретения - повышениечувствительности при исследованииобразцов локальных участков большихразмеров.1Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу контроля 25 физических параметров тонких пленок,основанному на измерении электронного пара- или ферромагнитного резонанса образца при облучении его мощностью резонатораэкранируют,весь 30 образец проводящим экраном с отверс50 тием, располагают плоскости экранаперпендикулярно Е-компоненте полясверхвысоких частот (СВЧ) в резонаторе, соединяют в единое целое проводяций экран и резонатор, создаютрезонансные условия на образце при 5изменении магнитного поля поочереднов разных точках образца через сквозное отверстие в проводящем экране,совпадающее с максимум Н-компонентыполя СВЧ. 1 ОДля реализации максимальной чувствительности измерения требуетсяобеспечить сильную связь Н-компоненты поля СВЧ, возбуждаемого в резонаторе с исследуемой локальной областью 15образца. Это достигается введениемобразца в полость резонатора. Приэтом, для устранения влияния вносимых диэлектрических потерь от остальной части образца на характеристикирезонатора и, в первую очередь, на .его добротность, в резонатор введенплоский проводящий экран, охватывающий образец, Расположение экрана вполости резонатора и его закреплениеосуществляется с учетом структурыполя и тока СВЧ. Поскольку экранпредставляет из себя достаточнотонкие проводящие поверхности, вовсех точках нормальные к электрическим силовым линиям и касательныек магнитным силовым линиям, то, например, в прямоугольном резонаторе,возбужденном на волне Ни т, п.поле данной волны возмуцено не бу"дет. Для связи СВЧ-поля с исследуе"мой областью образца в.максимумеН-компоненты экран имеет сквозноеотверстие,На фиг. 1 изображен прямоугольный резонатор Н( й, на фиг. 2 - 40разрез А-А на фиг. 11, на фиг. 3разрез Б-В на фиг. 2,Плоский проводящий экран 1 введен в резонатор 2 нормально электрическим силовым линиям и закреплен 45в плоскостях 3 и 4 резонатора 2.Исследуемый образец, 5 помещен вэкран 1, при этом связь образца 5с полем СВЧ осуществляется черезсквозное отверстие б в экране 1.Путем перемещения образца 5 относительно отверстия б последовательноосуществляется регистрация спектрови расчет контролируемых параметровв 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 (7,8 ифГе,(аОдиаметром 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 (Ч,Б) (Ре,Са)0 диаметром 3 мм, записанных на спектрометре ЕЧаг 1 ап (США) с прямоугольным резонатором Е, 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 пленокбольших 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 изобретенияСпособ контроля Физических параметров тонких пленок, основанный наизмерении электронного пара- илиферромагнитного резонанса образца,приоблучении его мощностью резонатора, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения чувствительности, экранируют весь образецпроводяцим экраном .с отверстием, располагают плоскости экрана перпендикулярно Е-компоненте поля сверхвысоких частот (СВЧ) в резонаторе,соединяют в единое целое проводящийэкран и резонатор, создают резонансные условия на образце при изменении магнитного поля поочередно вразных точках образца через сквозное отверстие в проводящем экране,совпадающее с максимумом Н-компонен- .ты поля СВЧ.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Бусол Ф.И., Васильев А.Г.,Галкин А.А. 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 1, 1967, с. 278911270 Составитель В.Покатилктор О.Юрковецкая Техред Т. Маточка орр Заказ 1109 883У нного кений и Подписи Филиал ППП фПатент, г. Ужгород, Ул, Проектна/28 ВНИИПИ Гос по делам 113035, Моск