Способ определения разброса полей коллапса цилиндрических магнитных доменов Советский патент 1991 года по МПК G01R33/05 

Фиг 1

Изобретение относится к технике магнитных измерений и может быть использовано при технологическом контроле параметров эпитаксиальных феррит-гранатовых магнитных пленок с цилиндрическими магнитными доменами (ЦМД).

Целью изобретения является повышение точности измерений разброса полей коллапса цилиндрических магнитных доменов.

Поставленная цель достигается измерением низкочастотной зависимости восприимчивости (ТМП) и высокочастотного спектра колебаний доменных границ для двух типов решеток цилиндрических магнитных доменов.

На фиг. 1 представлена конструкция устройства для осуществления предлагаемого способа измерения; на фиг.2 и 3 - графики.

Устройство содержит электромагнит 1, источник питания электромагнита 2, катушку 3 смещения, образец 4, источник 5 питания катушки смещения, высокочастотный измеритель 6 добротности, высокочастотную катушку 7 индуктивности, генератор 8 импульсов и измерительный генератор 9, которые через переключатель 10 нагружаются на низкочастотную катушку 11 индуктивности. Магнитные поля, создаваемые с помощью катушек 7 и 11 индуктивностей, также нормально направлены к плоскости образца.

Формирование решетки первого типа, условно называемого мягкой решеткой, происходит следующим образом.

Параллельно плоскости образца прикладывается внешнее магнитное поле, создаваемое электромагнитом 1, величиной более поля анизотропии образца (Н НА), после снятия этого поля в пленке реализуется решетка ЦМД, в границах которой существуют две вертикальные блоховские линии.

Решетка второго типа, условно называемая жесткой решеткой, формируется следующим образом.

С помощью низкочастотной катушки 11 индуктивности и генератора 8 импульсов в присутствии нормально направленного плоскости образца 4 магнитного поля, создаваемого катушкой 3 смещения, на доменную структуру образца воздействует импульсное магнитное поле, с частотой 1 кГц и длительностью импульса 1 мкс, нормально направленное плоскости образца. Причем суммарная величина действующего на образец магнитного поля ниже поля коллапса самого жесткого ЦМД на 3-5 Э.

При этих условиях реализуется решетка жестких ЦМД с большим числом вертикальных блоховских линий в границах. Все остальные ЦМД с меньшей энергией кол- лапсируют, Таким образом, после выключения магнитного поля в образце реализуется

решетка ЦМД второго типа.

Решетка ЦМД первого типа имеет низшее энергетическое состояние, а решетка ЦМД второго типа имеет высшее энергетическое состояние. Если в магнитном матери0 але не реализуются ЦМД с большим числом вертикальных блоховских линий, то существует только решетка первого типа, низшего энергетического состояния.

Определение разброса полей коллапса

5 ЦМД осуществляется в два этапа. На первом этапе для последовательно создаваемых двух типов (мягкая, жесткая) решеток снимается зависимость изменения частоты измерительного генератора 9 при

0 перестройке низкочастотного контура 11 с магнитным образцом 4 от поля Н, создаваемого катушкой 3 смещения. Данное поле изменяет магнитный момент образца 4, а таким образом и добротность контура гене5 ратора 9. При этом получаются кривые, изображенные на фиг. 2. Кривая а относится к мягкому типу решетки ЦМД, а кривая b относится к жесткому типу решетки ЦМД. Таким образом, кривые намагничивания от0 носятся к разному энергетическому состоянию образца. Следовательно, в образце существуют ЦМД с различным числом вертикальных блоховских линий.

На втором этапе для определения коли5 чественных характеристик разброса полей

коллапса ЦМД снимают высокочастотные

спектры колебаний доменных границ двух

типов решеток (мягкая, жесткая) ЦМД.

Принцип измерения основан на резо0 нансе напряжения в последовательном колебательном контуре Q-метра. Исследуемая пленка помещается в высокочастотную катушку 7 индуктивности, к которой подключен измеритель 6 добротности.

5 Колебательный контур настраивается на резонансную частоту переменного напряжения, задаваемую блоком Q-метра в диапазоне 30-300 МГц. Включается поле Н, нормальное пленке, задаваемое катушкой 3

0 смещения. На индикаторе Q-метра регистрируется напряжение, величина которого определяется параметрами исследуемой пленки и характеров решеток ЦМД. При уве личении нормального поля при резонансе

5 частоты появляется второй пик, который характеризует поле коллапса ЦМД.

Спектр поглощения А от поля Н при f резонансом 120 МГц феррограната имеет вид, приведенный на фиг. 3V Здесь пик I - резонансный, пик II - напряженность поля

коллапса решетки ЦМД. Кривая с соответствует резонансному спектру колебаний доменных границ мягкой решетки ЦМД; а кривая d соответствует резонансному спектру колебаний доменных границ жесткой решетки ЦМД. Здесь же видно, что значения натяженностей полей коллапса мягкой и жесткой решеток ЦМД разные.

Формула изобретения

Способ определения разброса полей коллапса цилиндрических магнитных доменов, основанный на измерении зависимости магнитной восприимчивости тонких магнитных пленок от величины переменного внешнего магнитного поля, перпендикулярно плоскости пленки, отличающий- с я тем,, что. с целью повышения точности измерений последовательно во времени, формируют две решетки цилиндрических магнитных доменов, причем первую решетку создают путем воздействия на магнитную пленку внешнего постоянного

магнитного поля, направленного параллельно плоскости пленки, а вторую решетку - воздействуя на магнитную пленку импульсным магнитным полем, направленным

перпендикулярно плоскости пленки, на каждую из решеток воздействуют низкочастотным переменным внешним магнитным полем и снимают зависимости низкочастотной магнитной восприимчивости пленки от величины этого поля для каждой из решеток, затем воздействуют нэ каждую из решеток высокочастотным внешним магнитным полем и для каждой решетки снимают зависимости высокочастотной

магнитной восприимчивости пленки от этого поля, о наличии разброса полей коллапса цилиндрических магнитных доменов судят по сравнению зависимостей низкочастотной магнитной восприимчивости пленки

для каждой из решеток от низкочастотного магнитного поля, а величину этого разброса определяют из сравнения зависимостей высокочастотной магнитной восприимчивости от высокочастотного магнитного поля.

Изобретение может быть использовано для технологического контроля параметров феррит-гранатовых пленок с цилиндрическими магнитными доменами (ЦМД). Устройство, реализующее способ, содержит электромагнит 1, источник 2 питания электромагнита, катушку 3 магнитного поля смещения, образец 4, источник 5 питания катушки 3, измеритель 6 добротности, катушку 7 измерителя добротности, генератор 8 импульсов, измерительный генератор 9, переключатель 11. В магнитной пленке формируют два типа решеток ЦМД с помощью постоянного магнитного поля электромагнита 1 и с помощью импульсного магнитного поля катушки 3. Для каждой решетки ЦМД снимают зависимости высокочастотной и низкочастотной магнитной восприимчивости и по сравнению этих зависимостей судят о наличии разброса полей коллапса ЦМД и о величине этого разброса. 3 ил.

Г

I

Фиг 3

WHOHC