Способ контроля периода доменной структуры феррит гранатовых пленок

(9 51)5 6 11 С 11/14 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ИДЕТЕЛ Ь СТВ К АВТОРСКОМ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(71) Институт проблем управления(57) Изобретение относится к исследованию магнитных характеристик феррит-гранатовых пленок и может быть использовано при массовом автоматизированном контроле. ферритранатовых пленок при производстве устройств памяти на ЦМД. Цель изобретения - повышение точности определения периода доменной структуры, Поставленная цеИь достигается путем измерения суммарной интенсивности деполяризованной компоненты рассеянного света при нулевом значении магнитного поля смещения и суммарной интенсивности в том же телесном угле после приложения поля смещения; Образец 1 помещают в магнитное поле катушки 2, освещают косым пучком поляризованного света конденсатора с угловой апертурой Ак, прямой свет коллиматора блокируют фильтром-пробкой 3 дифрагированный на доменной структуре свет проходит через объектив 4 с угловой апертурой А 0, анализатор 5 и фокусируется Я окуляром 6 на приемном окне фотоприемника 7, 11 и 12 - фокусные расстояния объектива и окуляра. 1 ил,1 табл,.к уменьшению точности измерения б, качество дифракционной картины и, следовательно, точность измерения б существенно 50 зависят от магнитооптического контраста доменной структуры в ФГ пленке, а с уменьшением толщины ФГ падает интенсивность первого дифракционного максимума, например для тонких ФГ пленок с субмиро 55 нными доменами она составляет 10 -105 от интенсивности падающего света, что уменьшает чувствительность метода. Разрешающая способность метода определяИзобретение относится к области исследования магнитных характеристик ферромагнитных материалов и может бытьиспользовано при создании накопителейпамяти на цилиндрических магнитных доменах (ЦМД) и вертикальных блоховских линиях (В БЛ).Известно, что основные характеристики феррит-гранатовых (ФГ) пленок можнорассчитать, если известны три параметра,например толщина пленки Ь, период равновесной полосовой доменной структуры б и пбле коллапса ЦМД Нфоп, ИэмеРение зна-.чений и и Нкоп легко автоматизируется и непредставляет трудностей. Значение б обычноизмеряется визуальным магнитооптическимметодом с помощью поляризационного микроскопа ЯОднако данный способ трудно автоматизировать, что является недостатком в случае проверки ФГ пленок в .условиях массового производства.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ, основанный на пространственной фильтрации лазерного излучения, дифрагирующего на полосовой доменной структуре и представляющего собой дифракционную картину в виде концентрических колец. Чтобы определить периоддоменной структуры, измеряют угол дифракции первого дифракцианного максимума Й(в = 0,1,2,;.) в нулевом и некоторых фиксированных значениях,поля смещения Нсм, а затем определяют соответствующие им значения периода доменной структуры б (периода дифракционной. решетки) по выражению бзи О пйи . далее по известным соотношениям выясняют требуемые характеристики ФГ от пленок (Х - длина волны измерения, а - порядокдифракции). Данный способ позволяет автоматизировать процесс определения требуемых параметров ФГ пленок 2).Однако при уменьшении периода доменной структуры происходит уширение первого дифракционного максимума и увеличение угла дифракции Оп, что приводит 101520 25 304045 ется механическими размерами фильтра иточностью измерения расстояния от фильтра до приемника. Кроме того, механическийфильтр рассчитан на определенную пространственную частоту (определенный размер доменной структуры). Это ограничиваетуниверсальность способа и требует наборафильтров для определения характеристикиразных материалов с различными размерами доменной структуры.Учитывая, что применяемые в настоящее время ФГ пленки могут обладать слабой магнитооптической контрастностьюдоменной структуры, при этом разработчики ЦМД и В БЛ устройств стремятся испольэовать тонкие пленки с все болееуменьшающимися размерами доменов (1,20,5 мкм), применение такого способа длямассового контроля ФГ пленок может бытьзатруднено,Целью изобретения является повышение точности определения периода доменной структуры магнитных ФГ пленок за счетизмерения суммарной интенсивности деполяризованной компоненты рассеянностисвета при нулевом значении магнитного поля смещения и суммарной интенсивности втом же телесном угле после приложения поля смещения.Сущность способа заключается в том,что изменение интенсивности света, рассеянного на доменной структуре в заданныйтелесный угол при меняющемся поле, функционально связано с изменением периодаэтой структуры.На чертеже приведена оптическая схема устройства, реализующего предлагаемый способ.Образец феррит-гранатовой (ФГ) пленки 1, помещенный в магнитное поле, создаваемое катушкой 2, освещается косымпучком поляризованного света конденсатора с угловой. апертурой Ак, прямой свет кол"лиматора блокируется фильтр-пробкой 3,дифрагированной на доменной структуре ФГпленки, расположенной перед передней фокальной плоскостью обьектива 4 с угловойапертуройАо,проходитчереэобъектив 4,ана. лизатор 5 и фокусируется окуляром 6 на приемном окне фотоприемника 7. На чертежефокусные рассеяния обьектива 4 и окуляра 6обозначены соответственно как 1 й ФКак известно, предельный или граничный период бг пространственной структуры,освещаемой монохроматическим светом сдлиной волны А через конденсатор с апертурой Ак и наблюдаемой через объектив сапертурой Ао, определяется какАб =.+цгде и - относительный коэффициент пре-.ломления света иммерсионной среды, за-,полняющей пространство между ФГ, пленкой 1 и объективом 4.При приближении периода наблюдав; 5мой структуры к граничному (б бг) падаетконтраст изображения структуры, что связа-.но с изменением структуры оптическогосигнала, проходящего через объектив.Как известно, амплитуда оптического 10поля Я(х), которым освещается исследуемаяпространственная структура с точностью дофазового множителя сходящейся волны, мо-жет быть представлейа функцией Гаусса2 15(х) =а(Х) Е 2 о где. а(х) - амплитуда поля сходящейся волх - координата в плоскости образца ФГпленки;М/о - ширина гауссова пучка.Так как образец (ФГ пленка) осуществ,ляет фаэовую модуляцию оптического сигнала, то амплитуду сигнала в переднейфокальнай плоскости объектива можно оп-.ределить как8(х) - Яо(х)е 1 д) (х)где в - коэффициент модуляции,р (х) - функция модуляции.Разлагая экспоненциальную функцию вряд и ограничивая его первым членом, пол-.учаем представление входного сигнала, используемого для задания исходных данных, З 5В спектральной области, т.е. в плоскости фильтра Ф, входной сигнал можно пред-ставить сверткой спектра Яо(со) гауссовапучка и Фурье-образа выражения в квадратных скобках, т.е: . 408(в) -.8, (в)ЭР 1+)ау (хЯ,Фурье-образ функции модуляции может быть представлен какР Р(хйР(з 1 п шх) = 8(в - во),где и- круговая пространственная часто га; 45ао - пространственная частота функ-.ции модуляции (а = - )2 лбд - . дельта. функции Диракв.,Учитывая, что Ц 1 8(а ), получим508(а )-8,( в)+)гп Яо(а-в,)Так как фотоприемник 7 регистрируетсуммарную интенсивность оптического сйг-.нала, то его сигнал пропорционален величи-не 55 Данное выражение учитывает зависимость контролируемого периода доменной структуры от величины магнитногб поля смещения Н нэ границе оптического разрешения. Так, например, если ен = 0,5 ео, то бн = бг. При увеличении поля Н возможно контролировать размер доменной структуры практически до величины бн = бг(1 + +0,25)бг - бг 0,25, т.е. в пределах 25%.П р и м е р. Для контроля периода доменной структуры образец феррит-гранатовой пленки освещают зеленым линейно поляризованным светом с длиной волны Л= = 0,53 мкм, применяют беэыммерсионные объективы (и = 1) с условием Ак = Ао " 0,5. В этом случае предельный или граничный период пространственной структуры бг - Л,.Зафиксируем согласно предлагаемому способу величину ео суммарной интенсивности деполяриэованной компоненты све-та, рассеянного на периодический доменный структуре в заданный телесный угол при нулевом поле смещения (бо;бг), Увеличим поле смещения Н до величины, при которой наблюдается падение интенсивности рассеянного в заданный телесный угол света, при ен = - ео получим бн - Л,1при Ен 0 получим бн Л /(1 + 0,25). Данный Щ в=в1 Зо(и-е,)3 ба,Ф где аФл /б;. ФТак как гауссов пучок имеет гауссов " спектр, то аппраксимируем функцию Гаусса 1 Яо (в) 12 прямоугольником высотой 1 р (интенсивность падающего на ФГ пленку света) и основанием В/о (ширина гауссова пучка), Поэтому в случае вь ( вг, Ео = в 1 о го .2 ъЫ.При приложении к образцу ФГ пленки 1 магнитного поля смещения напряженностью Н изменяется частота функции модуля-ции. 8 силу этого фотоприемник 7 будет регистрировать величину,.зависящую от поля Н, создаваемого катушкой 2Ен =в 1 о(Ь-ф(Н)+ 2 .2 МоВводя безразмерный коэффициент К как отношение суммарной интенсивности ен к суммарной интенсивности деполяризованной компоненты света ео, с учетом погрешности измерения д Е получиме + деЕ,+ Е Ео Ео2Отсюда получимЛп(А + Ао)1 + - ( --- " + - )А о+И 2 Ео Ео. 1714679 Составитель А.АнуфриТехред М.Моргентал Редактор С,Пекарь Корректор С.Ше Тираж . Подписноерственного комитета по изобретениям и откры 113035, Москва, Ж 35, Рауаская наб., 4 И м при ГКНТ СССР Заказ 698 ВНИИПИ Го ельский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина,роизводственн способ опробован на образцах, приведенных в таблице.Изобретение имеет следующие преимущества перед прототипом: возможность бо-. лее просто автоматизировать процесс измерений периода доменнОЙ структуры, легкость конструкции, которая может быть выполнена в виде насадки к пбляризационному фазоконтрастному микроскопумалая погрешность измерений,Все указанные преимущества обеспечивают достижение высокой точности автоматизированного контроля .измерения периода доменной структуры. - .Ф ар мул а и з обретен ия Способ контроля периода доменной структуры феррит-гранатовых пленок, заключающийся в приложении к пленке магнитного поля смещения, перпендикулярного поверхности пленки, освещении пленки монохроматическим линейно- поляризованным светом, блокировании нерассеянной компоненты света и изменении величины магнитного полясмещения,отл ича ющийсятем,что, с целью повышения точности способа; реги.- стрируют величину ео суммарной интенсивности дероляризованной компоненты света, рассеянного на периодической доменной структуре в заданный телесный угол при нулевам гюле смещения, увеличивают поле смещения до величины Н, при.которой 5 наблкщается падение интенсивности рассеянного.в заданный телесный угол деполяризованного света, регистрируют величину ен его суммарной интенсивности и определяют период дн доменной структуры фер рит-гранатовой пленки иэ выраженияА1 енп(А+А )1+ =( ---- " - )1аА о+и 2 ео Яо 15где де - эквивалентная интенсивность дробовых.шумов фотодетектора;А - угловая апертура освещающего монохроматического света;20 А - длина волны монохроматическогос.вета;Ь: - коэффициент преломления .иммерсионнойсреды, заполняющей заданный телесный угол;25 Ао - ,.угловая апертура заданного телесного угла.