JPH0915312A - 強磁性共鳴測定用空洞共振器 - Google Patents
強磁性共鳴測定用空洞共振器Info
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- JPH0915312A JPH0915312A JP18640095A JP18640095A JPH0915312A JP H0915312 A JPH0915312 A JP H0915312A JP 18640095 A JP18640095 A JP 18640095A JP 18640095 A JP18640095 A JP 18640095A JP H0915312 A JPH0915312 A JP H0915312A
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- G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
- G01R33/28—Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
- G01R33/32—Excitation or detection systems, e.g. using radio frequency signals
- G01R33/34—Constructional details, e.g. resonators, specially adapted to MR
- G01R33/345—Constructional details, e.g. resonators, specially adapted to MR of waveguide type
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
- H01P1/00—Auxiliary devices
- H01P1/20—Frequency-selective devices, e.g. filters
- H01P1/215—Frequency-selective devices, e.g. filters using ferromagnetic material
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
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- G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 市販の電子スピン共鳴測定装置を用いて、大
きい改造をすることなく、大きい面積を有する強磁性単
結晶膜ウエハーの各部分の強磁性共鳴半値幅を測定する
ことができる、強磁性共鳴測定用空洞共振器を得る。 【構成】 強磁性共鳴測定用空洞共振器１０は、側壁１
４によって内部に空洞部１６が形成された空洞共振器１
２を含む。側壁１４に、入出力孔１８および貫通孔２０
を形成する。貫通孔２０と同じ大きさの貫通孔２４を有
する強磁性体板２２を、側壁１４の外面に取り付ける。
このとき、２つの貫通孔２０，２４を一致させる。貫通
孔２４に面するように、強磁性体板２２にウエハー試料
２６を押しあてる。
きい改造をすることなく、大きい面積を有する強磁性単
結晶膜ウエハーの各部分の強磁性共鳴半値幅を測定する
ことができる、強磁性共鳴測定用空洞共振器を得る。 【構成】 強磁性共鳴測定用空洞共振器１０は、側壁１
４によって内部に空洞部１６が形成された空洞共振器１
２を含む。側壁１４に、入出力孔１８および貫通孔２０
を形成する。貫通孔２０と同じ大きさの貫通孔２４を有
する強磁性体板２２を、側壁１４の外面に取り付ける。
このとき、２つの貫通孔２０，２４を一致させる。貫通
孔２４に面するように、強磁性体板２２にウエハー試料
２６を押しあてる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は強磁性共鳴測定用空洞
共振器に関し、特にたとえば、磁性材料の磁気特性を測
定する方法の１つとしての強磁性共鳴測定に用いられる
強磁性共鳴測定用空洞共振器に関する。
共振器に関し、特にたとえば、磁性材料の磁気特性を測
定する方法の１つとしての強磁性共鳴測定に用いられる
強磁性共鳴測定用空洞共振器に関する。
【０００２】
【従来の技術】磁性材料の磁気特性の測定方法の１つと
して、たとえば強磁性共鳴の測定がある。この方法で
は、たとえば側壁で内部に空洞部が形成された空洞共振
器が用いられる。この空洞共振器にマイクロ波が入力さ
れ、空洞共振器内の高周波磁界の最も強い位置に、小さ
い球状または円板状の測定試料が置かれる。そして、外
部の静磁界の強さを変化させながら印加することによっ
て、強磁性共鳴を生じさせる。このとき検出される強磁
性共鳴信号から、共鳴磁界，強磁性共鳴半値幅，飽和磁
化および異方性磁界などが測定される。
して、たとえば強磁性共鳴の測定がある。この方法で
は、たとえば側壁で内部に空洞部が形成された空洞共振
器が用いられる。この空洞共振器にマイクロ波が入力さ
れ、空洞共振器内の高周波磁界の最も強い位置に、小さ
い球状または円板状の測定試料が置かれる。そして、外
部の静磁界の強さを変化させながら印加することによっ
て、強磁性共鳴を生じさせる。このとき検出される強磁
性共鳴信号から、共鳴磁界，強磁性共鳴半値幅，飽和磁
化および異方性磁界などが測定される。
【０００３】しかしながら、強磁性共鳴半値幅の小さい
強磁性単結晶については、空洞共振器を用いた共振法は
行われていない。なぜなら、強磁性共鳴半値幅の小さい
材料では信号強度が大きいため、このような材料を用い
て空洞共振器を用いた強磁性共鳴を生じさせると、空洞
共振器のわずかの周波数変化が重大な誤差の原因とな
り、正確な強磁性共鳴信号を検出することができないた
めである。したがって、強磁性共鳴半値幅の小さい強磁
性単結晶については、空洞共振器を用いて強磁性共鳴半
値幅の真値を測定することは困難である。そこで、測定
試料の体積をできるだけ小さくし、相対的な信号強度を
小さくすることにより、強磁性共鳴半値幅を測定するこ
とが考えられる。たとえば数センチメートルの基板上に
エピタキシャル成長させた強磁性単結晶膜ウエハー試料
の場合、ウエハー試料からたとえば１ｍｍ角の小チップ
が切り出される。そして、この小チップが空洞共振器に
入れられ、強磁性共鳴半値幅が測定される。
強磁性単結晶については、空洞共振器を用いた共振法は
行われていない。なぜなら、強磁性共鳴半値幅の小さい
材料では信号強度が大きいため、このような材料を用い
て空洞共振器を用いた強磁性共鳴を生じさせると、空洞
共振器のわずかの周波数変化が重大な誤差の原因とな
り、正確な強磁性共鳴信号を検出することができないた
めである。したがって、強磁性共鳴半値幅の小さい強磁
性単結晶については、空洞共振器を用いて強磁性共鳴半
値幅の真値を測定することは困難である。そこで、測定
試料の体積をできるだけ小さくし、相対的な信号強度を
小さくすることにより、強磁性共鳴半値幅を測定するこ
とが考えられる。たとえば数センチメートルの基板上に
エピタキシャル成長させた強磁性単結晶膜ウエハー試料
の場合、ウエハー試料からたとえば１ｍｍ角の小チップ
が切り出される。そして、この小チップが空洞共振器に
入れられ、強磁性共鳴半値幅が測定される。
【０００４】この方法では、量産された強磁性単結晶膜
ウエハーの強磁性共鳴半値幅の管理のために、個々のウ
エハーから小チップの切り出しを行う必要がある。その
ため、小チップの切り出しのために、測定時間が増加す
る。また、ウエハーから測定のための小チップが切り出
されるため、デバイスに使用するためにウエハーから得
られるチップの歩留りが悪くなる。さらに、この測定で
は、切り出された小チップの強磁性共鳴半値幅は測定さ
れるが、大きい面積を有するウエハー面内の強磁性共鳴
半値幅を管理することができない。
ウエハーの強磁性共鳴半値幅の管理のために、個々のウ
エハーから小チップの切り出しを行う必要がある。その
ため、小チップの切り出しのために、測定時間が増加す
る。また、ウエハーから測定のための小チップが切り出
されるため、デバイスに使用するためにウエハーから得
られるチップの歩留りが悪くなる。さらに、この測定で
は、切り出された小チップの強磁性共鳴半値幅は測定さ
れるが、大きい面積を有するウエハー面内の強磁性共鳴
半値幅を管理することができない。
【０００５】そこで、たとえば特開昭６３−７３１７４
号公報に記載されているように、一方に無反射終端器を
有する導波管を用いた方法や、IEEE Transactions on M
agnetics, 25, 3488-3490, 1989 に記載されているよう
に、短絡導波管を用いた方法などが考えだされた。これ
らの方法では、数センチメートルの強磁性単結晶膜ウエ
ハーから小チップを切り出すことなく、強磁性共鳴半値
幅を測定することができる。前者の方法では、市販の電
子スピン共鳴測定装置を用いて、空洞共振器部分を無反
射終端器付きの導波管に交換することによって、測定可
能であるが、強磁性単結晶膜ウエハー自体を共振器とし
て作用させるため、ウエハー面内の任意の位置における
強磁性共鳴の測定が困難である。そのため、この方法
は、実際的な強磁性単結晶膜ウエハーの強磁性共鳴半値
幅の管理には不向きである。また、後者の方法では、市
販の電子スピン共鳴測定装置には回路的に合致しないた
め、新たに専用の測定系を構築する必要がある。
号公報に記載されているように、一方に無反射終端器を
有する導波管を用いた方法や、IEEE Transactions on M
agnetics, 25, 3488-3490, 1989 に記載されているよう
に、短絡導波管を用いた方法などが考えだされた。これ
らの方法では、数センチメートルの強磁性単結晶膜ウエ
ハーから小チップを切り出すことなく、強磁性共鳴半値
幅を測定することができる。前者の方法では、市販の電
子スピン共鳴測定装置を用いて、空洞共振器部分を無反
射終端器付きの導波管に交換することによって、測定可
能であるが、強磁性単結晶膜ウエハー自体を共振器とし
て作用させるため、ウエハー面内の任意の位置における
強磁性共鳴の測定が困難である。そのため、この方法
は、実際的な強磁性単結晶膜ウエハーの強磁性共鳴半値
幅の管理には不向きである。また、後者の方法では、市
販の電子スピン共鳴測定装置には回路的に合致しないた
め、新たに専用の測定系を構築する必要がある。
【０００６】このような不都合を解消するために、市販
の電子スピン共鳴測定装置を用いて、しかも特別な改造
をすることなく、強磁性共鳴半値幅の小さい強磁性単結
晶膜ウエハーの強磁性共鳴を測定する方法を検討した。
まず、空洞共振器内の高周波磁界の強い場所の１つであ
る側壁部分に貫通孔を形成し、空洞共振器の外側にウエ
ハー試料を押しあてて、貫通孔を通して空洞共振器とウ
エハー試料とを電磁気的に結合する方法を考えた。この
方法では、空洞共振器内に試料を入れる必要がなく、原
理的には数センチメートルのウエハー試料についても、
小チップを切り出すことなく、非破壊で強磁性共鳴信号
を得ることができる。そして、空洞共振器の側壁の貫通
孔の直径を小さくすることにより貫通孔から漏れるマイ
クロ波を絞り込み、ウエハー試料の見かけ上の面積を小
さくし、強磁性単結晶膜ウエハーの強磁性共鳴半値幅を
測定しようと考えた。
の電子スピン共鳴測定装置を用いて、しかも特別な改造
をすることなく、強磁性共鳴半値幅の小さい強磁性単結
晶膜ウエハーの強磁性共鳴を測定する方法を検討した。
まず、空洞共振器内の高周波磁界の強い場所の１つであ
る側壁部分に貫通孔を形成し、空洞共振器の外側にウエ
ハー試料を押しあてて、貫通孔を通して空洞共振器とウ
エハー試料とを電磁気的に結合する方法を考えた。この
方法では、空洞共振器内に試料を入れる必要がなく、原
理的には数センチメートルのウエハー試料についても、
小チップを切り出すことなく、非破壊で強磁性共鳴信号
を得ることができる。そして、空洞共振器の側壁の貫通
孔の直径を小さくすることにより貫通孔から漏れるマイ
クロ波を絞り込み、ウエハー試料の見かけ上の面積を小
さくし、強磁性単結晶膜ウエハーの強磁性共鳴半値幅を
測定しようと考えた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この共
振器を用いてウエハー試料を測定したところ、強磁性共
鳴半値幅を測定することが不可能な乱れた信号が得られ
た。そのため、強磁性単結晶膜ウエハーを量産するとき
に、その特性を管理することができないことがわかっ
た。マイクロ波周波数をω，ジャイロ回転比をγ，内部
磁界をＨｉ，外部印加磁界をＨｅｘ，反磁界をＨｄ，異
方性磁界をＨａとしたとき共鳴条件を表す式は、 ω＝γＨｉ ・・・ （１） Ｈｉ＝Ｈｅｘ＋Ｈｄ＋Ｈａ ・・・ （２） となるが、大きい面積を有するウエハー試料を静磁場中
に置いたとき、試料中の内部磁界がウエハー試料面に直
交せず、不均一な内部磁界分布となるため、（１）式を
満たす正確な強磁性共鳴信号を得ることができない。そ
のため、強磁性体中のスピンが一斉に歳差運動を起こし
たときに現れるキッテルモードに相当する信号を正確に
検出することが困難となり、強磁性共鳴半値幅を見積も
ることが不可能である。つまり、大きい面積を有するウ
エハー試料についても、強磁性共鳴は検出されるが、強
磁性共鳴半値幅を計測するのに十分な信号を得ることが
困難である。
振器を用いてウエハー試料を測定したところ、強磁性共
鳴半値幅を測定することが不可能な乱れた信号が得られ
た。そのため、強磁性単結晶膜ウエハーを量産するとき
に、その特性を管理することができないことがわかっ
た。マイクロ波周波数をω，ジャイロ回転比をγ，内部
磁界をＨｉ，外部印加磁界をＨｅｘ，反磁界をＨｄ，異
方性磁界をＨａとしたとき共鳴条件を表す式は、 ω＝γＨｉ ・・・ （１） Ｈｉ＝Ｈｅｘ＋Ｈｄ＋Ｈａ ・・・ （２） となるが、大きい面積を有するウエハー試料を静磁場中
に置いたとき、試料中の内部磁界がウエハー試料面に直
交せず、不均一な内部磁界分布となるため、（１）式を
満たす正確な強磁性共鳴信号を得ることができない。そ
のため、強磁性体中のスピンが一斉に歳差運動を起こし
たときに現れるキッテルモードに相当する信号を正確に
検出することが困難となり、強磁性共鳴半値幅を見積も
ることが不可能である。つまり、大きい面積を有するウ
エハー試料についても、強磁性共鳴は検出されるが、強
磁性共鳴半値幅を計測するのに十分な信号を得ることが
困難である。
【０００８】それゆえに、この発明の主たる目的は、市
販の電子スピン共鳴測定装置を用いて、大きい改造をす
ることなく、大きい面積を有する強磁性単結晶膜ウエハ
ーの各部分の強磁性共鳴半値幅を測定することができ
る、強磁性共鳴測定用空洞共振器を提供することであ
る。
販の電子スピン共鳴測定装置を用いて、大きい改造をす
ることなく、大きい面積を有する強磁性単結晶膜ウエハ
ーの各部分の強磁性共鳴半値幅を測定することができ
る、強磁性共鳴測定用空洞共振器を提供することであ
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この発明は、側壁によっ
て内部に空洞部が形成された空洞共振器と、空洞共振器
の側壁に形成される貫通孔と、この貫通孔と同じ大きさ
の貫通孔が形成された強磁性体板とを含み、空洞共振器
の側壁に形成された貫通孔と、強磁性体板に形成された
貫通孔とが一致するように、強磁性体板が空洞共振器の
側壁に取り付けられた、強磁性共鳴測定用空洞共振器で
ある。この強磁性共鳴測定用空洞共振器において、空洞
共振器の側壁に形成された貫通孔および強磁性体板に形
成された貫通孔の直径Ｄは、３．０≧Ｄ＞０．０（ｍ
ｍ）であることが望ましい。
て内部に空洞部が形成された空洞共振器と、空洞共振器
の側壁に形成される貫通孔と、この貫通孔と同じ大きさ
の貫通孔が形成された強磁性体板とを含み、空洞共振器
の側壁に形成された貫通孔と、強磁性体板に形成された
貫通孔とが一致するように、強磁性体板が空洞共振器の
側壁に取り付けられた、強磁性共鳴測定用空洞共振器で
ある。この強磁性共鳴測定用空洞共振器において、空洞
共振器の側壁に形成された貫通孔および強磁性体板に形
成された貫通孔の直径Ｄは、３．０≧Ｄ＞０．０（ｍ
ｍ）であることが望ましい。
【００１０】
【作用】空洞共振器の側壁に形成された貫通孔と、強磁
性体板に形成された貫通孔とが一致するように、強磁性
体板が空洞共振器の側壁に取り付けられることにより、
２つの貫通孔を通してマイクロ波が外部に漏れる。した
がって、強磁性体板に試料を押しあてると、貫通孔を介
して、試料と空洞共振器とが電磁気的に結合する。この
とき、試料面に直交する静磁場を印加すると、強磁性体
板の貫通孔の部分において、他の部分よりも１０4 Ａ／
ｍ程度低い磁場分布が形成される。そのため、大きい面
積を有するウエハー試料において、共鳴条件である
（１）式を満たす内部磁界Ｈｉを貫通孔に面した部分に
のみ限定することが可能となる。
性体板に形成された貫通孔とが一致するように、強磁性
体板が空洞共振器の側壁に取り付けられることにより、
２つの貫通孔を通してマイクロ波が外部に漏れる。した
がって、強磁性体板に試料を押しあてると、貫通孔を介
して、試料と空洞共振器とが電磁気的に結合する。この
とき、試料面に直交する静磁場を印加すると、強磁性体
板の貫通孔の部分において、他の部分よりも１０4 Ａ／
ｍ程度低い磁場分布が形成される。そのため、大きい面
積を有するウエハー試料において、共鳴条件である
（１）式を満たす内部磁界Ｈｉを貫通孔に面した部分に
のみ限定することが可能となる。
【００１１】また、貫通孔内の磁力線は、ウエハー試料
面に直交する向きに発生しているため、ウエハー試料の
貫通孔に面した部分においては、均一な内部磁界を達成
することが可能となる。したがって、大きい面積を有す
るウエハー試料の貫通孔に面した部分にのみ、強磁性共
鳴を観測することが可能となる。このとき、空洞共振器
および強磁性体板に形成される貫通孔の直径Ｄを、３．
０≧Ｄ＞０．０（ｍｍ）とすることにより、良好な測定
結果が得られる。また、強磁性体板の厚みによって、貫
通孔内の静磁場の低下量を制御することも可能である
が、この低下量は、強磁性体板の材質に依存するため、
用いる強磁性体板によって最適な厚みを検討する必要が
ある。
面に直交する向きに発生しているため、ウエハー試料の
貫通孔に面した部分においては、均一な内部磁界を達成
することが可能となる。したがって、大きい面積を有す
るウエハー試料の貫通孔に面した部分にのみ、強磁性共
鳴を観測することが可能となる。このとき、空洞共振器
および強磁性体板に形成される貫通孔の直径Ｄを、３．
０≧Ｄ＞０．０（ｍｍ）とすることにより、良好な測定
結果が得られる。また、強磁性体板の厚みによって、貫
通孔内の静磁場の低下量を制御することも可能である
が、この低下量は、強磁性体板の材質に依存するため、
用いる強磁性体板によって最適な厚みを検討する必要が
ある。
【００１２】
【発明の効果】この発明によれば、試料面の強磁性共鳴
を測定する部分において、試料面に直交する向きに静磁
場を印加することができる。この状態で、貫通孔からマ
イクロ波が与えられるため、試料を強磁性体板に押しあ
てれば、正確な強磁性共鳴信号を得ることができる。こ
のとき、試料の測定部分の見かけ上の面積が、貫通孔の
大きさの範囲内であるため、共振器の周波数変化を起こ
すことなく、強磁性共鳴信号を得ることができる。特
に、貫通孔の直径Ｄが、３．０≧Ｄ＞０．０（ｍｍ）の
範囲のとき、良好な強磁性共鳴を得ることができる。
を測定する部分において、試料面に直交する向きに静磁
場を印加することができる。この状態で、貫通孔からマ
イクロ波が与えられるため、試料を強磁性体板に押しあ
てれば、正確な強磁性共鳴信号を得ることができる。こ
のとき、試料の測定部分の見かけ上の面積が、貫通孔の
大きさの範囲内であるため、共振器の周波数変化を起こ
すことなく、強磁性共鳴信号を得ることができる。特
に、貫通孔の直径Ｄが、３．０≧Ｄ＞０．０（ｍｍ）の
範囲のとき、良好な強磁性共鳴を得ることができる。
【００１３】また、大きい面積を有する試料でも、貫通
孔に面した部分の強磁性共鳴が測定されるため、小チッ
プを切り出すことなく、任意の位置の強磁性共鳴を測定
することができる。したがって、短時間で強磁性共鳴を
測定することができ、しかもデバイスに用いるチップの
歩留りをよくすることができる。
孔に面した部分の強磁性共鳴が測定されるため、小チッ
プを切り出すことなく、任意の位置の強磁性共鳴を測定
することができる。したがって、短時間で強磁性共鳴を
測定することができ、しかもデバイスに用いるチップの
歩留りをよくすることができる。
【００１４】この発明の上述の目的，その他の目的，特
徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳
細な説明から一層明らかとなろう。
徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳
細な説明から一層明らかとなろう。
【００１５】
【実施例】図１はこの発明の一実施例を示す図解図であ
り、図２は強磁性共鳴測定用空洞共振器にウエハー試料
を押しあてた状態を示す図解図である。強磁性共鳴測定
用空洞共振器１０は、空洞共振器１２を含む。この実施
例では、空洞共振器１２として、たとえば株式会社日本
電子製のＥＳ−ＷＦＣＸを用いた。空洞共振器１２は、
側壁１４を含み、この側壁１４によって、内部に空洞部
１６が形成される。この空洞共振器１２は、ＴＥ０１１
モードを使用したものであり、Ｘバンド帯（８〜１２Ｇ
Ｈｚ）で使用するように設計されている。
り、図２は強磁性共鳴測定用空洞共振器にウエハー試料
を押しあてた状態を示す図解図である。強磁性共鳴測定
用空洞共振器１０は、空洞共振器１２を含む。この実施
例では、空洞共振器１２として、たとえば株式会社日本
電子製のＥＳ−ＷＦＣＸを用いた。空洞共振器１２は、
側壁１４を含み、この側壁１４によって、内部に空洞部
１６が形成される。この空洞共振器１２は、ＴＥ０１１
モードを使用したものであり、Ｘバンド帯（８〜１２Ｇ
Ｈｚ）で使用するように設計されている。
【００１６】側壁１４には、マイクロ波の入出力のため
に用いられる、たとえば矩形の入出力孔１８が形成され
る。さらに、側壁１４には、空洞共振器１２と測定用試
料とを電磁気的に結合するために用いられる、たとえば
２ｍｍの直径を有する円形の貫通孔２０が形成される。
貫通孔２０が形成された側壁１４の外面には、強磁性体
板２２が取り付けられる。この実施例では、強磁性体板
２２として、直径２０ｍｍ，厚さ０．１ｍｍの鉄板が用
いられている。この強磁性体板２２には、側壁１４に形
成された貫通孔２０と同じ大きさの貫通孔２４が形成さ
れる。そして、側壁１４の貫通孔２０と強磁性体板２２
の貫通孔２４とが互いに一致するように、強磁性体板２
４が側壁１４に取り付けられる。
に用いられる、たとえば矩形の入出力孔１８が形成され
る。さらに、側壁１４には、空洞共振器１２と測定用試
料とを電磁気的に結合するために用いられる、たとえば
２ｍｍの直径を有する円形の貫通孔２０が形成される。
貫通孔２０が形成された側壁１４の外面には、強磁性体
板２２が取り付けられる。この実施例では、強磁性体板
２２として、直径２０ｍｍ，厚さ０．１ｍｍの鉄板が用
いられている。この強磁性体板２２には、側壁１４に形
成された貫通孔２０と同じ大きさの貫通孔２４が形成さ
れる。そして、側壁１４の貫通孔２０と強磁性体板２２
の貫通孔２４とが互いに一致するように、強磁性体板２
４が側壁１４に取り付けられる。
【００１７】強磁性板２２の外面には、ウエハー試料２
６が押しあてられる。この実施例では、ウエハー試料２
６として、円板状のガドリニウム・ガリウム・ガーネッ
ト単結晶基板上に、液相エピタキシャル成長法によっ
て、イットリウム・鉄・ガーネット単結晶膜を形成した
ものを使用した。このウエハー試料２６が、強磁性体板
２２の貫通孔２４が形成された部分に押しあてられる。
したがって、ウエハー試料２６は、２つの貫通孔２０お
よび２４を介して、空洞共振器１２に電磁気的に結合さ
れる。
６が押しあてられる。この実施例では、ウエハー試料２
６として、円板状のガドリニウム・ガリウム・ガーネッ
ト単結晶基板上に、液相エピタキシャル成長法によっ
て、イットリウム・鉄・ガーネット単結晶膜を形成した
ものを使用した。このウエハー試料２６が、強磁性体板
２２の貫通孔２４が形成された部分に押しあてられる。
したがって、ウエハー試料２６は、２つの貫通孔２０お
よび２４を介して、空洞共振器１２に電磁気的に結合さ
れる。
【００１８】ウエハー試料２６の磁気的特性は、図３に
示すように、電子スピン共鳴測定装置３０で測定され
る。この実施例では、電子スピン共鳴測定装置３０とし
て、株式会社日本電子製のＪＥＳ−ＲＥ２Ｘを使用し
た。電子スピン共鳴測定装置３０は、マイクロ波発信器
３２を含む。マイクロ波発信器３２は、導波管３４を介
してサーキュレータ３６に接続される。さらに、サーキ
ュレータ３６は、導波管３８を介して空洞共振器１２に
接続される。導波管３８は、空洞共振器１２の入出力孔
１８に接続される。したがって、マイクロ波発信器３２
から発信されたマイクロ波は、入出力孔１８から空洞共
振器１２内に入力される。
示すように、電子スピン共鳴測定装置３０で測定され
る。この実施例では、電子スピン共鳴測定装置３０とし
て、株式会社日本電子製のＪＥＳ−ＲＥ２Ｘを使用し
た。電子スピン共鳴測定装置３０は、マイクロ波発信器
３２を含む。マイクロ波発信器３２は、導波管３４を介
してサーキュレータ３６に接続される。さらに、サーキ
ュレータ３６は、導波管３８を介して空洞共振器１２に
接続される。導波管３８は、空洞共振器１２の入出力孔
１８に接続される。したがって、マイクロ波発信器３２
から発信されたマイクロ波は、入出力孔１８から空洞共
振器１２内に入力される。
【００１９】また、サーキュレータ３６は、導波管４０
を介してマイクロ波検出器４２に接続される。このマイ
クロ波検出器４２によって、強磁性共鳴信号が検出され
る。このとき、サーキュレータ３６は、マイクロ波発信
器３２からのマイクロ波を空洞共振器１２側に誘導し、
空洞共振器１２からの強磁性共鳴信号をマイクロ波検出
器４２側に誘導するために用いられる。さらに、空洞共
振器１２の両側には、電磁石４４，４６が配置される。
電磁石４４，４６には、それぞれ磁場変調コイル４８，
５０が形成され、空洞共振器１２に均一な静磁場が与え
られる。
を介してマイクロ波検出器４２に接続される。このマイ
クロ波検出器４２によって、強磁性共鳴信号が検出され
る。このとき、サーキュレータ３６は、マイクロ波発信
器３２からのマイクロ波を空洞共振器１２側に誘導し、
空洞共振器１２からの強磁性共鳴信号をマイクロ波検出
器４２側に誘導するために用いられる。さらに、空洞共
振器１２の両側には、電磁石４４，４６が配置される。
電磁石４４，４６には、それぞれ磁場変調コイル４８，
５０が形成され、空洞共振器１２に均一な静磁場が与え
られる。
【００２０】この電子スピン共鳴測定装置３０では、マ
イクロ波発信器３２から空洞共振器１２に一定波長のマ
イクロ波が入力される。そして、電磁石４４，４６によ
って空洞共振器１２に静磁場が印加され、強磁性共鳴が
生じたときに生じる強磁性共鳴信号がマイクロ波検出器
４２で検出される。
イクロ波発信器３２から空洞共振器１２に一定波長のマ
イクロ波が入力される。そして、電磁石４４，４６によ
って空洞共振器１２に静磁場が印加され、強磁性共鳴が
生じたときに生じる強磁性共鳴信号がマイクロ波検出器
４２で検出される。
【００２１】通常、ウエハー試料の外部から均一な静磁
場が印加されても、ウエハー試料面内で均一な内部磁界
分布を得ることが困難である。しかしながら、この強磁
性共鳴測定用空洞共振器１０では、強磁性体板２２が取
り付けられているため、強磁性体板２２に囲まれた貫通
孔２４内では、他の部分よりも１０4 Ａ／ｍ程度低い静
磁場を形成し、かつウエハー試料面に直交する均一な磁
力線を得ることができる。そのため、ウエハー試料２６
の貫通孔２４に面した部分においては、正確にウエハー
試料面に直交する均一な内部磁界分布が与えられる。し
たがって、貫通孔２４に面したウエハー試料２６部分に
ついて、正確な強磁性共鳴信号を得ることができる。
場が印加されても、ウエハー試料面内で均一な内部磁界
分布を得ることが困難である。しかしながら、この強磁
性共鳴測定用空洞共振器１０では、強磁性体板２２が取
り付けられているため、強磁性体板２２に囲まれた貫通
孔２４内では、他の部分よりも１０4 Ａ／ｍ程度低い静
磁場を形成し、かつウエハー試料面に直交する均一な磁
力線を得ることができる。そのため、ウエハー試料２６
の貫通孔２４に面した部分においては、正確にウエハー
試料面に直交する均一な内部磁界分布が与えられる。し
たがって、貫通孔２４に面したウエハー試料２６部分に
ついて、正確な強磁性共鳴信号を得ることができる。
【００２２】しかも、その測定部分は、貫通孔２４に面
した部分であるため、ウエハー試料２６の面積が大きく
ても、測定のための見かけ上の面積が小さくなる。その
ため、測定用試料の小チップを空洞共振器１２内に入れ
たのと同様の状態となり、強磁性共鳴時の空洞共振器１
２の周波数変化を防止することができる。したがって、
大きい面積を有するウエハー試料２６の特性を測定する
場合でも、強磁性体板２２の貫通孔２４に面する部分を
変えることによって、ウエハー試料２６の任意の部分の
特性を測定することができる。
した部分であるため、ウエハー試料２６の面積が大きく
ても、測定のための見かけ上の面積が小さくなる。その
ため、測定用試料の小チップを空洞共振器１２内に入れ
たのと同様の状態となり、強磁性共鳴時の空洞共振器１
２の周波数変化を防止することができる。したがって、
大きい面積を有するウエハー試料２６の特性を測定する
場合でも、強磁性体板２２の貫通孔２４に面する部分を
変えることによって、ウエハー試料２６の任意の部分の
特性を測定することができる。
【００２３】実験例として、強磁性体板２２を用いた場
合と、用いない場合とについて、強磁性共鳴信号を測定
し、その結果を図４に示した。図４（Ａ）は強磁性体板
を用いない場合の測定結果を示し、図４（Ｂ）は強磁性
体板２２を用いた場合の測定結果を示す。通常、強磁性
体中のスピンが一斉に歳差運動を起こしたときに現れる
キッテルモードの信号は、最も高磁場側に強い強度で検
出される。図４（Ａ）の強磁性共鳴信号はマイクロ波周
波数９．５３ＧＨｚにおいて検出されたが、キッテルモ
ードの信号は観察することができない。それに対して、
図４（Ｂ）では、キッテルモードに相当する信号が強く
検出され、共鳴磁界および強磁性共鳴半値幅（ΔＨ）の
測定が可能となった。
合と、用いない場合とについて、強磁性共鳴信号を測定
し、その結果を図４に示した。図４（Ａ）は強磁性体板
を用いない場合の測定結果を示し、図４（Ｂ）は強磁性
体板２２を用いた場合の測定結果を示す。通常、強磁性
体中のスピンが一斉に歳差運動を起こしたときに現れる
キッテルモードの信号は、最も高磁場側に強い強度で検
出される。図４（Ａ）の強磁性共鳴信号はマイクロ波周
波数９．５３ＧＨｚにおいて検出されたが、キッテルモ
ードの信号は観察することができない。それに対して、
図４（Ｂ）では、キッテルモードに相当する信号が強く
検出され、共鳴磁界および強磁性共鳴半値幅（ΔＨ）の
測定が可能となった。
【００２４】また、ウエハー試料２６の複数の部分につ
いて、強磁性共鳴信号を測定した。この実験では、図５
に示すように、直径７６ｍｍのウエハー試料２６の中心
部ＡおよびそのＡ点を中心として直径５０ｍｍの円上の
４つの部分Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅについて、強磁性共鳴信号を
測定した。そして、その結果を図６に示した。この実験
例に用いたウエハー試料２６では、各部分において小さ
い強磁性共鳴半値幅の値をを示しており、高品質の単結
晶膜が形成されていることが確認された。また、ウエハ
ー試料２６から１ｍｍ角のチップ試料を切り出し、強磁
性共鳴を測定し、ほぼ同等の強磁性共鳴半値幅が得られ
ることを確認した。
いて、強磁性共鳴信号を測定した。この実験では、図５
に示すように、直径７６ｍｍのウエハー試料２６の中心
部ＡおよびそのＡ点を中心として直径５０ｍｍの円上の
４つの部分Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅについて、強磁性共鳴信号を
測定した。そして、その結果を図６に示した。この実験
例に用いたウエハー試料２６では、各部分において小さ
い強磁性共鳴半値幅の値をを示しており、高品質の単結
晶膜が形成されていることが確認された。また、ウエハ
ー試料２６から１ｍｍ角のチップ試料を切り出し、強磁
性共鳴を測定し、ほぼ同等の強磁性共鳴半値幅が得られ
ることを確認した。
【００２５】このように、この発明の強磁性共鳴測定用
空洞共振器１０を用いれば、大きい面積を有するウエハ
ー試料２６であっても、任意の部分の強磁性共鳴半値幅
（ΔＨ）を測定することができる。したがって、磁気的
特性を測定するために、大きい面積を有する強磁性単結
晶膜ウエハーから小チップを切り出す必要がない。その
ため、短時間で特性を測定することができ、デバイスと
して使用されるチップの歩留りを大きくすることができ
る。なお、上述の実施例では、強磁性体板２２として鉄
板を用いたが、強磁性体であれば、他の材料でも適用可
能であることが確認されている。
空洞共振器１０を用いれば、大きい面積を有するウエハ
ー試料２６であっても、任意の部分の強磁性共鳴半値幅
（ΔＨ）を測定することができる。したがって、磁気的
特性を測定するために、大きい面積を有する強磁性単結
晶膜ウエハーから小チップを切り出す必要がない。その
ため、短時間で特性を測定することができ、デバイスと
して使用されるチップの歩留りを大きくすることができ
る。なお、上述の実施例では、強磁性体板２２として鉄
板を用いたが、強磁性体であれば、他の材料でも適用可
能であることが確認されている。
【図１】この発明の一実施例を示す図解図である。
【図２】図１に示す強磁性共鳴測定用空洞共振器にウエ
ハー試料を押しあてた状態を示す図解図である。
ハー試料を押しあてた状態を示す図解図である。
【図３】ウエハー試料の特性を測定するための電子スピ
ン共鳴測定装置の一例を示す図解図である。
ン共鳴測定装置の一例を示す図解図である。
【図４】（Ａ）および（Ｂ）は、この発明の強磁性共鳴
測定用空洞共振器と従来の空洞共振器を用いた場合の強
磁性共鳴信号を示す波形図である。
測定用空洞共振器と従来の空洞共振器を用いた場合の強
磁性共鳴信号を示す波形図である。
【図５】円板状のウエハー試料の測定部分を示す平面図
である。
である。
【図６】（Ａ）〜（Ｅ）は、図５に示すウエハー試料の
各測定部分における強磁性共鳴信号を示す波形図であ
る。
各測定部分における強磁性共鳴信号を示す波形図であ
る。
１０ 強磁性共鳴測定用空洞共振器 １２ 空洞共振器 １４ 側壁 １６ 空洞部 １８ 入出力孔 ２０ 貫通孔 ２２ 強磁性体板 ２４ 貫通孔 ２６ ウエハー試料 ３０ 電子スピン共鳴測定装置
Claims (2)
- 【請求項１】 側壁によって内部に空洞部が形成された
空洞共振器、 前記空洞共振器の前記側壁に形成される貫通孔、および
前記貫通孔と同じ大きさの貫通孔が形成された強磁性体
板を含み、 前記空洞共振器の前記側壁に形成された前記貫通孔と、
前記強磁性体板に形成された前記貫通孔とが一致するよ
うに、前記強磁性体板が前記空洞共振器の前記側壁に取
り付けられた、強磁性共鳴測定用空洞共振器。 - 【請求項２】 前記空洞共振器の前記側壁に形成された
前記貫通孔および前記強磁性体板に形成された前記貫通
孔の直径Ｄは、３．０≧Ｄ＞０．０（ｍｍ）である、請
求項１に記載の強磁性共鳴測定用空洞共振器。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7186400A JP2967224B2 (ja) | 1995-06-28 | 1995-06-28 | 強磁性共鳴測定用空洞共振器 |
| EP96110526A EP0751399A1 (en) | 1995-06-28 | 1996-06-28 | Ferromagnetic resonance measuring cavity resonator and electron spin resonance measuring apparatus having same |
| US08/884,484 US5889402A (en) | 1995-06-28 | 1997-06-27 | Ferromagnetic resonance measuring cavity resonator and electron spin resonance measuring apparatus having same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7186400A JP2967224B2 (ja) | 1995-06-28 | 1995-06-28 | 強磁性共鳴測定用空洞共振器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0915312A true JPH0915312A (ja) | 1997-01-17 |
| JP2967224B2 JP2967224B2 (ja) | 1999-10-25 |
Family
ID=16187750
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7186400A Expired - Fee Related JP2967224B2 (ja) | 1995-06-28 | 1995-06-28 | 強磁性共鳴測定用空洞共振器 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0751399A1 (ja) |
| JP (1) | JP2967224B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012026769A (ja) * | 2010-07-20 | 2012-02-09 | Fukushima Medical Univ | 電子スピン共鳴装置 |
| CN103399257A (zh) * | 2013-07-31 | 2013-11-20 | 武汉大学 | 一种中性点不接地系统的铁磁谐振故障检测方法 |
| CN114079137A (zh) * | 2020-08-12 | 2022-02-22 | 布鲁克碧奥斯平有限公司 | 包括多个导体回路的用于虹膜孔径的微波耦合设备 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10761154B2 (en) * | 2018-01-19 | 2020-09-01 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Ferromagnetic resonance (FMR) electrical testing apparatus for spintronic devices |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA1204181A (en) * | 1982-12-06 | 1986-05-06 | Yoshikazu Murakami | Ferromagnetic resonator |
-
1995
- 1995-06-28 JP JP7186400A patent/JP2967224B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1996
- 1996-06-28 EP EP96110526A patent/EP0751399A1/en not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012026769A (ja) * | 2010-07-20 | 2012-02-09 | Fukushima Medical Univ | 電子スピン共鳴装置 |
| CN103399257A (zh) * | 2013-07-31 | 2013-11-20 | 武汉大学 | 一种中性点不接地系统的铁磁谐振故障检测方法 |
| CN103399257B (zh) * | 2013-07-31 | 2016-01-13 | 武汉大学 | 一种中性点不接地系统的铁磁谐振故障检测方法 |
| CN114079137A (zh) * | 2020-08-12 | 2022-02-22 | 布鲁克碧奥斯平有限公司 | 包括多个导体回路的用于虹膜孔径的微波耦合设备 |
| US11914010B2 (en) | 2020-08-12 | 2024-02-27 | Bruker Biospin Gmbh | Microwave coupling device for iris apertures, comprising a plurality of conductor loops |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0751399A1 (en) | 1997-01-02 |
| JP2967224B2 (ja) | 1999-10-25 |
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Legal Events
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