Способ неразрушающего измерения намагниченности насыщения и констант анизотропии ферромагнитных пленок

 

Изобретение относится к радиоэлектронике и электронной технике и может быть использовано при измерении параметров ферромагнитных пленок как в процессе их производства, так и при изготовлении пленочных спин-волновых СВЧ-приборов. Сущность способа заключается в том, что спиновые волны возбуждают СВЧ переменным магнитным полем одновременно в двух областях исследуемой ферромагнитной пленки и при каждой ориентации постоянного магнитного поля измеряют частоты спиновых волн, соответствующие минимумам частотной зависимости СВЧ-мощности, отраженной от исследуемоТо образца а искомые параметры пленки определяют по измеренным значениям частот с помощью дисперсионных соотношений.2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

««««»«»»-. (53)5 G 01 R 33/05

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

««

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Г«,.

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21),4823496/21 (22) 07.05.90 (46) 15,08.92. Бюл . ¹ 30(71) Ленинградский электротехнический институт им. В,И.У.)ьянова (Ленина) (72) Б,А.Калиникос, М.К.Ковалева, Н,Г,Ковшиков, H.B.Êîæóñü, И.П.Панчурин и С.В.Север (56) Авторское свидетельство СССР

N 1236891, кл. 6 01 l- | 33/035, 1987, (54) СПОСОБ НЕРАЗРУША)ОЩЕГО ИЗМЕРЕНИЯ НАМАГНИЧЕННОСТИ НАСЫЩЕНИЯ И КОНСТАНТ АНИЗОТРОПИИ

ФЕРРОМАГНИТНЫХ ПЛЕНОК (57) Изобретение относится к радиоэлектронике и электронной технике и может быть

Изобретение относится к радиоэлектронике и электронной технике и может быть использовано при измерений магнитных параметров ферромагнитных пленок (например, намагниченности насыщения, констант анизотропии) как в процессе их производства, так и при изготовлении«спинволновых пленочных СВЧ-приборов. . Целью изобретения является повышенйе точности измерения. .На фиг.1 показана конструкция устрой ства, реализующего способ измерения параметров ферромагнитных йленок; на фиг.2 — частотные зависимости мощности отраженного СВЧ-сигнала, Измерительная установка состоит иэ магнитной системы 1. измерительной сек- .. ции 2, СВЧ-генератора 3. направленного ответвителя 4, детектора 5, индикатора 6.

Измерительная секция 2 (фиг.1 б) представляет собой антенную систему, состоящую из диэлектрической подложки, сплошного ме,,!Ж „„1755220 А1 использовано при измерении парамвтров« ферромагнитных пленок как в процессе их производства, так и при изготовлении пленочных спин-волновых СВЧ-приборов. Сущность способа заключается в том, что спиновые волны возбуждают СВЧ перемен ным магнитным полем одновременно в двух областях исследуемой ферромагнитной пленки и при каждой ориентации постоянного магнитного поля измеряют частоты спиновых волн, соответствующие минимумам частотной зависимости СВЧ-мощности, отраженной от исследуемого образца,а искомые параметры пленки определяют по измеренным значениям частот с помощью дисперсионных соотношений.2 ил. таллического электрода 8, микропо»лос«ковои линии 9, двух микрополосковых антенн 10, расположенных параллельно друг другу на расстоянии I, измеряемой ферромагнитной пленки 11, расположенной на диэлектрической подложке 12. Микрополосковая линия

9 подсоеди: яется к измерительной установ-. ке через сверхвысокочастотный коаксиальный кабель 13.

Последовательность- действия йри измерении намагниченности насыщения и констант анизотропии ферромагнитйой пленки состоит в следующем, Собирают измерительную секцию, которая состоит из исследуемой ферромагнитной пленки железо-иттриевого граната (>K_#_C) толщиной L, выращенной на диэлектрической подложке из гадолиний-галлиевого граната (ГГГ), ферромагнитную пленку накладывают на антенную систему, состоящую из двух параллельных микрополосковых антенн шириной W, расположенных на

1755220 расстоянии!. Измерительную секцию помещают в магнитную систему, создающую постоянное магнитное поле напряженностью

Но, направленное вдоль оси антенн спиновых волн. При этом реализуется режим возбуждения поверхностной спиновой волны.

С помощью СВЧ-генератора измеряют частотные зависимости отраженной мощности

СВЧ-сигнала РО2р = f(cu) при двух различных направлениях магнитйого поля Но относительно кристаллографических осей пленки, что реализуется поворотом пленки относительно поля Но. Как видно иэ фиг.2, зависимость Porp. - f (в) имеет осциллирующий характер, а значения волновых чисел в точКак МИНИМУМОВ ЗаВИСИМОСтЕй Polyp = f (а) определяются при Лрц = 0 иэ простого соотношения:

kn - "), (1) где р- угол ориентации оси периодичности магнитного поля относительно направления распространения спиновой волны; ! — расстояние между микрополосковыми антеннами.

При повороте пленки происходит смеЩение минимУмов зависимости Po2p = f (а), связанное с влиянием кубической анизотропии. Кривая 1 на фиг.2 соответствует ориентации поля Но вдоль оси<112>, кривая 2— ориентации поля Но вдоль оси <110>, Измеряют значение частот, соответствующих любому и-му минимуму на зависимости Ротр = f (м) сначала при ориентации магнитного поля Wo вдоль кристаллографической оси <110> (в о), а затем — при ориентации Hp вдоль кристаллографической оси <112> (вп 12). Определяют величину поля кубической анизотропии Н с помощью соотношения: где К вЂ” константа кубической анизотропии;

Mo — намагниченность;

j = 2.28 МГц/Э вЂ” магнитомеханическое отношение.

Так, при определении Н по любому пику зависимостей Polyp =- f(в), представленных на фиг,2, получим Н = -563.

А»

Измеряют значения частот, соответствующие трем минимумам (произвольным, с номерами п.п и и") на частотной зависимости Porp = f (o)) при ориентации поля Но вдоль

5 оси <112> и определяют значение намагниченности Мо и поля одноосной анизотропии

Н" = =К" /Мс, (К" — константа одноосной аниэотропии) с помощью соотношений;

g(<,2 2 2 2..

r Р -Рп Р,Р-Рп)(Р -Рп (3) ,2 < ()

Ч Мо(Рп- Рп)

15 где Pn — многочлен, зависящий от ko — волнового числа спиновых волн.

В длинноволновом приближении (ko

«!) Р определяется с помощью соотношения

20 k

Значения Мо, Нд, Н" могут быть определены с помощью выражений (2) — (4) по измерению частот, соответствующих любым

25 минимумам на зависимости Ро р = f (в), что дает возможность определения усредненных значений параметров Мо, К, К" по большему количеству экспериментальных точек на зависимости

30 . Ротр = f (M).

Формула изобретения

Способ неразрушающего измерения намагниченности насыщения и констант анизотропии ферромагнитных пленок, З5 включающий одновременное воздействие на пленку постоянного магнитного поля и

СВЧ магнитного поля, изменение направления постоянного магнитного поля относительно кристаллографических осей пленки и

40 определение параметров пленки из дисперсионного соотношения, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности измерения, воздействуют на две параллельно расположенные области пленки постоян45 ным и СВЧ магнитными полями, на частотной зависимости СВЧ отраженной мощности при каждой ориентации постоянного магнитного поля фиксируют точки, соответствующие минимальному значению

50 этой мощности.

1755220

4900

ХОЫ

5000

ФИГ. 2

Редактор Н. Горват

Заказ 2891. Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раущская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Составитель Л. Устинова

Техред М.Моргентал

Корректор О. Юрковецкая