Способ контроля физических параметров тонких пленок Советский патент 1982 года по МПК G01N24/10 

Изобретение относится к техничес- -; кой физике и может быть использовано при разработке устройств для измерений контроля физических параметров тонких пленок больших размеров, в том числе эпитаксиальных ферритгранатовых систем (ЭФГС) , методом радиоспектроскопии. .

Известен способ контроля физических параметров пленок по сигналу магнитного резонанса, когда образец помещают в резонатор стандартного спектрометра электронного парамагнитного резонанса 13.

Однако чувствительность измерений определяется чувствительностью .спектрометра, поэтому максимальные размеры контрольных пленок, KOTojaae могут исследоваться без разрушения, ограничены размерами рабочей области резонатора

Наиболее близким к п|)едлагаемому является способ контроля физических параметров тонких пленок основанный на измерении 3jleKTpOHHoro параили ферромагнитного резонанса образца, при облучении его мощностью резонатора. Исследуемь1й образец располагают с внешней стороны резонатора и через отверстия в стенке резонатора осуществляют связь н-компоненты поля СВЧ с локальной областью образца. Этот способ позволяет избирательно по площади пленки измерять параметры образцов, которые проявляют достаточно интенсивные магниторезонансные свойства (например, магнитная пленка ЭФГС) 2,

Однако такой способ уступает по

10 чувствительности традиционному способу -измерения, когда образец помещают jBHyTpb стандартного высокодобротного резонатора, из-за слабой образца с резонансной систе15мой измерительного устройства, резкому изменению частоты и добротности резонатора при помещении в него массивного фёррмагнетика.

Цель изобретения,- повышение

20 чувствительности при исследовании образцов локальных участков больших размеров.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу контроля 25 физических параметров тонких пленок, основанному на измерении эле стронного пара- или ферромагнитного резонанса образца при облучении его мощностью резонатора,.экранируют .весь 30 образец проводящим экраном с отверстием, располагают плосжости экрана перпендикулярно Е-компоненте поля сверхвысоких часто.т (СВЧ) в резона торе, соединяют в единое целое про водящий экран и резонатор., создают резонансные условия на образце при изменении магнитного поля поочерёдн в разных .точках образца через сквоз ное отверстие в проводящем экране, совпадающее с максимум Н-компоненты поля СВЧ, Для реализаций максимальной чувствительности измерения требуется обеспечить сильную связь Н-компонен ты поля СВЧ, возбуждаемого в резона торе с исследуемой локальной област образца. Это достигается введением образца в полость резонатора. При этом, для устранения влияния внодимых диэлектрических потерь от остал ной части образца на характеристики резонатора и, в первую очередь, на его добротность, в резонатор введен плоский проводящий экран, охватываю щий образец. Расположение экрана в полости резонатора и его закреплени осуществляется с учетом структуры поля и тока СВЧ. Поскольку экран представляет из себя достаточно тонкие проводящие поверхности, во всех точках нормальные к электричес ким силовым линиям и касательные к магнитным силовым линиям, то, например, в прямоугольном резонаторе, возбужденном на волне и т. п поле данной, волны, возмущено не будет. Для связи СВЧ-поля с исследуемой область,ю образца в максимуме Н-компоненты экран имеет сквозное отверстие. На фиг. 1 изображен прямоугольный резонатор ,; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1;. на фиг. 3 разрез Б-Б на фиг. 2. Плоский проводящий экран 1 введен в резонатор 2 нормально электри ческим силовым линиям и закреплен в плоскостях 3 и 4 резонатора 2. Исследуемый образец. 5 помещен в экран 1, при этом связь образца 5 с полем СВЧ осуществляется через сквозное отверстие б в экране 1. Путем Перемещения образца 5 относительно отверстия -б последовательно осуществляется регистрация спектров и расчет контролируемых парс1метров в каждой контрольной точке по площади пленки. Введение в рабочую область резои атора, ограниченную плоским экраьГом, общей толщиной 1,5 мм и шири 1Ч П i JJlVJ,n.n.jn J. / J ЛЩУ И ММ, пленки ЭФГС (V,S4j(Fe,Ga: ной 62 ром 60 мм и толщиной 0,65 мм, диаметром 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 (V,Svn)2, (Fe,Ga)O диаметром 3 мм, записанных на спектрометре Е-112 Varian (США) с прямоугольным резонатором Е-231, 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 н.еразрушающий контроль физических параметров тонких пленок больших размеров с чувствительностью практически равной чувствительности обычных спектрометров ЭПР. Изобретение обеспечивает выигрыш в чувстг вительности в 8-10 раз. При этом можно получить разрешающую способность контроля по площади пленки менее 2 мм в диаметре. Формула изобретения Способ контроля Физических параметров тонких пленок, основанный на измерении электронного пара- или , ферромагнитного резонанса образца, при облучении его мощностью резонатора, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что, :с ц-елью повышения чувствительности, экранируют весь образец проводящим экраном .с отверстием, располагают плоскости экрана перпендикулярно Е-компоненте поля сверхвысоких частот (СВЧ) в резонаторе, соединяют в единое целое проводящий экран и резонатор, создают резонансные условия на образце при изменении магнитного поля поочередно в разных точках образца через сквозное отверстие в проводящем экране, совпадающее с максимумом Н-компонен- . ты поля . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Бусол Ф.И., Васильев А.Г., Галкин А.А. и др. Температурная зависимость одноосной магнитной анизотропии эпитаксиальных пленок.- Физикэ твердого тела , 1979, 21, №11, с. 3472 - 3474. 2.Суху Р., Магнитные тонкие пленки, М., 1967, с. 278 (прототип).

/г -. 1( (с/

4х| |.н,|Г.;)|Й1

;: JI I J nl V J II V

.-1 -i) i vL

.7.,.,,..y, -..,,Т;,.,.,,,;y.,,2m

5- 11

J)

(DW8.