Способ определения структуры тонких магнитных пленок

ОП ИСАКИЙИЗОВРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик в 917150(23) Приоритет по делам изобретений к атхрыткй(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТРУКТУРЫ ТОНКИХ МАГНИТНЫХ ПЛЕНОК Изоьретение 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 конт 3 роле образцов ТМП, например, гранатовых 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 11,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 зависимостиот величины магнитного поля смещенияпри различных углах между его направлением и направлением оси легкой намагниченности образца, определениеполя анизотропии, по которым судято стоуктчое ТМП 2,Недостатком известного способаявляется снижение точности при определении структуры ТИП, применяемыхдля построения устройств записи, хранения и отображения информации, которые содержат подреаетку редкоземельных ионов, обладающих очень малымвременем релаксации. Это приводит кувеличению затухания в магнитной сис"теме, сдвигу резонансного поля и уши3 91715 рению кривой поглощения. Эти.факторы снижают точность измерений параметров пленок редкоземельных ферритов-гранатов методом ФИР и не поэво" ляет определить существование слоев, отличие полей анизотропии которых не превышает ширину линии фМР.Цель изобретения - повышение точностиПоставленная цель достигается тем, 10 что в способе определения структуры тонких магнитных пленок, включающем воздействие на образец, помещенный. в резонатор спектрометра,. электромагнитным полем и магнитным полем М .смещения, регистрацию спектров поглощения образца в зависимости от величины магнитного поля смещения и , определение поля анизотропии-образца, частоту электромагнитного поля рв выбирают равной частоте резонанса доменных границ образца, .направление магнитного поля смещения устанавливают перпендикулярно к оси легкой намагниченности образца и регистри руют спектры поглощения образца при величине угла между выбранным в плоскости образца направлением отсчета и направлением магнитного поля смеще-. ния 0 , 30 и 60. зоНа чертеже приведен спектр поглощения многослойной ТИП в магнитном поле смещения, направление которого перпендикулярно оси легкой намагниченности(ОЛН) образца. 1 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 45 о 0/ = Нд + ММ 5формула изобретения Способ определения структуры тонких магнитных пленок, включающий воздействие на образец, помещенный в резонатор спектрометра, электромаггде 6/ - резонансная частота;Ю - гиромагнитное отношение;Н - поле одноосной анизотропии;И- намагниченность насыщения;М - размагничивающий фактор.Из приведенной формулы следует, ,что для ТПМ в планарном поле Нр, перпендикулярном оси легкого намагничи- фф вания образца (Й Х ОЛН) спектры магнитного резонанса должны иметь особенность в полях Н = Н, которая 0 4для однослойной пленки представляетсобой пик поглощения.Если в процессе эпитаксиальноговыращивания 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 анизотропиикаждого слоя.Образец помещают в резонатор спектрометра (на чертеже не показан),. воздействуют на него электромагнитнымполем и магнитным полем смещения.Спектр поглощения образца регистрируют в полях смещения, близких по величине к полям анизотропии,Полученнь 1 й спектр имеет вид, показанный на чертеже.Для повышения точности задают произвольное направление в плоскостипленки и регистрируют спектры поглощения для значений углов между этим.направлением и направлением планарного магнитного поля смещения 030 , 60 . После этого определяют зна-чение полей анизотропии, как полусуммы максимальных и минимальных зна-.чений резонансных полей соответствующего слоя.Затем, зная площадь всей резонансной, кривой и площадь отдельных пиковопределяют толщину каждого слоя поотношению указанных площадей.П р и м е р. Исследование ТИП наоснове. гранатовой эпитаксиальнойструктуры. Точность определения толщины слоев = 103, определение полейанизотропи :1,2 Ф. 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.гСоставитель В. НовожиТехред И. РейвесвеееТираж 719ВНИИПИ Государственногопо делам изобретений. и3035, Иосква, Ж, Раушюй е в орректор И. емч Редактор Н. Ковалев аказ 1883/6 Подписноеомитета СССРоткрытийкая наб д М 5 филиал ППП "Патент" ород, ул; Проектна 5 , 91715,0 6нитным полем и магнитным полем сме-ниченности образца и регистрируютщения, 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 анизотропии образца, о т- б правлением магнитного поля смещениял и ч а ю щ и й с я ,тем, что, с 0 , 30 и 69,целью повйшения точности, частоту Источники информации,электромагнитного поля выбирают рав- принятые во внимание при экспертизеной частоте резонанса доменных гра-1. Аваева И.Г. и др ф Т Т 1977,ниц образца, направление магнитного 10 т. 19, У 9, с. 2677.поля смещенйя устанавливают пер. НоеЕ 1 гЭ В. Яо 1 Ы Бае Сап пендикулярно к оси легкой мамаг-: пасй, 1976, т. 8, И 1, с. 69,1