Способ измерения электросопротивления тонких магнитных пленок Советский патент 1993 года по МПК G01R33/05 G01R27/00 

ля в плоскости пленки на ортогональное, а затем измеряют соответствующее падение напряжения 11(0, я/2). Далее, не меняя ориентации подмагничивающего поля, изменяют направление тока на ортогональное и затем измеряют падение напряжения и(я/2, 0). Величины структурной анизотропии электросопротивления ARe и анизотропии магнетосопротивления ARm определяют расчетным путем.

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем. Связь напряженности электрического поля Е с плотностью электрического тока f для анизотропной ТМП может быть представлена следующим образом:

Е р j + 2 Пт(Пт) Дрт + 2 Пе (Пе1) Дре

0)

где nm и пе - орты, определяющие ориентацию магнитного момента и оси электрической анизотропии (ОЭА) в пленке относительно вектора П

Дрт , Дре - анизотропия электросопротивления, обусловленная намагниченностью и структурой пленки;

р II ,i ро ± Дрт ± Дре , (ри+рл).

Вводя углы рт и между плотностью электрического тока, намагниченностью и ОЭА, определяют продольную компоненту электрического поля.

Е (ре + Дрт COS 2 tpn + Дре COS 2 pe)j

(2)

Так как в прямом эксперименте измеряется суммарный вклад магнитной и структурной анизотропии, поэтому вводят эффективную анизотропию электросопротивления в соответствие со следующими соотношениями:

Е (р0 + Д/э cos 2 V)j где введены эффективные параметры

Др Др| + ДрЈ, + 2 Дре Дрт X

X COS 2 ( (ре - ) 1

V -j- х

1/2

0

5

0

5

х ApeSin2 pe +Apm Sin 2 ffm Дре COS 2 (pe + Дрт COS 2 рт

определяющие величину эффективной анизотропии и ориентации ее оси.

Способ реализуется следующим образом. Определение величин ДКе и ДРт может быть проведено лишь после выявления направления ОЭА. С учетом выше приведенных соотношений определение ОЭА проводится следующим образом. Подмаг- ничивающее поле Н, значительно превышающее поле магнитной анизотропии пленки Hk(H Hk),ориентируют вдоль тока (соответствует рт 0). Используя скользящие токовые и измерительные контакты, вращают пленку в ее плоскости (изменяют угол ре. Максимальное значение U (О, 0)/l (т.е. E/j) при фиксированном (т.е. j) соответствует ре 0. Величина падения напряжения в соответствие с (2) определяется двумя углами U ( (ре, рт). При фиксированном значении силы тока измеряют напряжение для ре - О, при рт я/2 и для ре я/2 при рт 0 и определяют значения Д Rm и Д Re по формулам

30

ARm -j-(U (0, 0) - U (0, я/2)),

(4)

ARe -f(U(0, 0)-U (я/2,0))

При необходимости определения величины магниторезистивного эффекта (МРЭ) Д в ТМП со структурной анизотропией, значения R0 находят из выражения

Ro

1

2 I

(U (0, 0) +U (я/2, я/2)) (5)

45

50

55

измеряя падение напряжения для я/2 при рт я/2.

На чертеже представлены экспериментальные зависимости электросопротивления от углов поворота ТМП фе (при рт О, кривая 1) и рт (при (ре 0, кривая 2) пермал- лоевой пленки (70Ni12Fe18Co) толщиной 2100 А, полученной при угле напыления 52°, имеющей поле магнитной анизотропии Hk 13 э, измерения проводились при фиксированном значении тока 1 10 тА в подмаг- ничивающем поле Н 180 Э. Используя экспериментальные значения и соотношения (4,5), для искомых параметров пленки получают: ARm 0,075 Ом, ДРе 0,45 Ом, R0 2 Ом.

Положительный зффект от применения предложенного способа состоит в том что

рн позволяет определять величину магнито- резистивного эффекта A Rm/Ro в ТМП, обла- дающих структурной анизотропией (монокристаллические, текстурированные пленки).

Формула изобретения Способ измерения электросопротивления тонких магнитных пленок, включающий пропускание электрического тока I фиксированной величины в пленке, помещенной в однородное магнитное поле, величина которого больше поля наведенной магнитной анизотропии образца, измерение падения напряжения U в направлении тока в пленке, создаваемого скользящими контактами электродов, определение величины электросопротивления R U/I при различной Ориентации подмагничивающего поля в плоскости пленки относительно направления тока, определяемой углом , отливающийся тем, что, с целью расширения диапазона измеряемых параметров за счет одновременного измерения в электрически Анизотропных магнитных пленках компонент структурой и магниторезистивной анизотропии электросопротивления, перед измерением совмещают направление тока с направлением подмагничивающего поля и

путем поворота пленки в ее плоскости получают максимальное падение напряжения U ( ре, ) U (0, 0), где ре - угол между направлениями оси электрической анизотропии, соответствующей максимальному

значению электросопротивления и тока, и не меняя положения пленки относительно тока, изменяют направление подмагничивающего поля в плоскости пленки на ортогональное, измеряют падение напряжения

U (0, л/2), затем, не меняя направления подмагничивающего поля и положения пленки, изменяют направление тока на ортогональное, измеряют падение напряжения U (л/2, 0), а искомые параметры определяют расчетным путем по формулам

ARm (0, 0)

U (0, я/2),

A Re

(0. 0)-U(jr/2. 0).

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 трка 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 плеКок (ТМП). Целью изобретения является расширение Диапазона измеряемых параметров, за счет одновременного измерения в электрически анизотропных магнитных пленках компонент структурной и магниторезистив- ной 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 магнетосопротивле- ния осуществляется следующим образом: при подмагничивании образца вдол1 тока поворотом пленки в ее плоскости добиваются 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 U в направлении тока в пленке, и определяется величина электросопротивления R U/I 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 U(0,0). Не меняя положения пленки относительно тока, изменяют направление подмагничивающего поел С 00 о со 00 о ю