Способ определения структуры тонких магнитных пленок Советский патент 1982 года по МПК G01R33/12 

с Г - . Изооретение относится к магнитной электронике и радиоспектроскопии, а именно к способам исследования параметров тонких магнитных клепок (ТМП), и может найти применение как экспресс-метод при технологическом контроле образцов ТМП, например, гранатовых, эпитаксиальных структур. Известен магнитооптический способ определения структуры ТМП, в котором структуру ТМП определяют путем вйзуального наблюдения за процессом перестройки межфазной границы под дей ствием магнитного поля 1. Однако данный способ является .уйиверсальным и прямым, так как о существовании сдоев в ТИП судят по возт никновению зон 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 ТИП, 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 зависимости от величины магнитного поля смещения при различных углах между его направлением и направлением оси легкой намагниченности образца, определение поля анизотропии, по которым судят о стоуктуое ТИП 2 . Недостатком известного спбсоба является снижение точности при определении структурь ТМП, применяемых для построения устройств записи, хранения и отображения информации, которые содержат подрешетку редкоземельных ионов, обладающих очень малым временем релаксации. Это приводит к увеличению затухания в магнитной системе, сдвигу резонансного поля и уширению кривой поглсмцения. Эти факторы снижают точность измерений параметров пленок редкоземельных ферритов-гранатов методом ФМР и не позво ляет определить существование слоев отличие полей анизотропии которых не превьшёет ширину линии ФМР. Цель изобретения - повышение точ ности. Поставленная цель достигается те что в способе определения структуры тонких магнитных пленок, включающем воздействие на образец, помещенный в резонатор спектрометра, электромагнитным полем и магнитным полем смещения, регистрацию спектров поглощения образца в за рисимости от величины магнитного поля смещения и , определение поля анизотропииобразца, частоту электромагнитного поля выбирают равной частоте резонанса д менных границ образца, направление магнитного поля смещения устанавливают перпендикулярно к оси лёгкой намагниченности образца и регистрируют спектры поглощения образца при величине угла между выбранным в пло кости образца направлением отсчета и направлением магнитного поля смещ ния О , 30 и 60°. На чертеже приведен спектре погло щения многослойной ТМП в магнитном поле смещения, направление которого перпендикулярно оси лёгкий намагниченности (ОЛН) образца. 2, 3 - зн чения полей анизотропии для различных слоев ТМП. Способ определения структуры ТМП осуществляется следующим образом. Спектр магнитного резонанса магнитного диска с одноосной анизотропией для плоскостной ориентации маг нитного поля в некотором диапазоне частот имеет вид н, + N,MS , где О/о - резонансная частота; У - гиромагнитное отношение; Нд| - поле одноосной анизотропии Mg - намагниченность насыщения N - размагничивающий фактор. Из приведенной формулы следует, что для ТПМ в планарном поле Н, пер пендикулярном оси легкого намагничи вания образца (Н, Л ОЛН) спектры маг нитного резонанса должны иметь особенность в полях Н, Нд, которая ДЛЯ однослойной пленки представляет собой пик поглощения. Если в процессе эпитаксиального выращивания в пленке образуется несколько 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 анизотропии каждого слоя. Образец помещают в резонатор Спектрометра (на чертеже не показан). воздействуют на него электромагнитным полем и магнитным полем смещения. Спектр поглощения образца регистрируют в полях смещения, близких по величине к полям анизотропии. Полученный спектр имеет вид, показанный на чертеже. Для повышения точности задают произвольное направление в плоскости пленки и регистрируют спектры поглощения для значений углов между этим направлением и направлением пленарного магнитного поля смещения О , 30 ,60. После этого определяют значение полей анизотропии, как полусум;мы максимальных и минимальных значений резонансных полей соответствующего слоя. Затем, зная площадь всей резонансной, кривой и площадь отдельных пиков определяют толщину каждого слоя по отношению указанных площадей. П р и м е р. Исследование ТМП на основе гранатовой эпитаксиальной структуры. Точность определения толщины слоев «10, определение полей анизотропи ,2. Точность определения поля анизотропии известным способом 15, толщина слоев не определяется из-за ограничений, присущих методу ФМР. Таким образом, использование предлагаемого слособа позволяет быстро («2 мин) определить структуру ТМП, повысить точность измерений и автоматизировать процесс измерений. Формула изобретения Способ определения структуры тонких магнитных пленок, включающий воздействие на образец, помещенный в резонатор спектрометра, электромаг- S , 9 нитным полем и магнитным полем смешения) регистрацию спектров поглощения образца в зависимости от величи мы магнитного поля смещения и.опреде ление поля анизотропии образца, о тличающийся .тем, что, с целью повыщения точности, частоту электромагнитного-поля выбирают равной частоте резонанса доменных границ образца,направление магнитного поля смещения устанавливают перпендикулярно к оси легкой намаг0тчиченности образца и регистрируют спектры поглощения образца при величине угла между выбранным в плоскости образца направлением отсчета и на правлением магнитного поля смещения О , 30 и 60. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе V. Аваева И.Г. и др. Ф.Т.Т. 1977, т. 19, ff 9, с. 2677. 2. Hoekstra В. Solid State Cornmien, 1976, т. 8, , с. .