SU1718162A1 - Способ определени кристаллографических направлений в магнитных пленках с орторомбической анизотропией методом ферромагнитного резонанса - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к магнитометрии тонких пленок и может быть использовано дл  контрол  их параметров при использовании в запоминающих устройствах . Цель изобретени  - увеличение размеров доступных дл  контрол  пленок. Цель достигаетс  за счет ориентации пленки перпендикул рно внешнему магнитному полю, регистрации и анализа зависимости интенсивности линии поглощени  от угла между вектором линейно пол ризованного СВЧ-пол  и выделенным направлением в плоскости пленки. 1 ил.

Description

w

Ј

Изобретение относитс  к микроэлектронике и может быть использовано дл  измерени  и контрол  параметров пленок феррит-гранатов с орторомбической анизотропией , используемых в запоминающих, и магнитооптических устройствах.

Известны способы, позвол ющие определ ть кристаллографические направлени  в кристаллах и, в частности, в монокристаллических пленках феррит-гранатов: рентгеновский метод, а также способ магнитного анизометра 1.

Рентгеновский метод обладает достаточной точностью, однако отличаетс  сравнительной трудоемкостью измерений.

При определении направлений с помощью магнитного анизометра, может вно- ситьс  существенна  ошибка, св занна  с анизотропией формы пленочного образца, а

также с действием одноосной анизотропии.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому  вл етс  способ определени  кристаллографических направлений, основанный на анализе угловой зависимости резонансного пол , когда внешнее квазистатическое магнитное поле Н измер етс  в плоскости пленки (110). При этом регистрируетс  углова  зависимость резонансного пол  в плоскости пленки, по которой можно определить кристаллографические направлени  2.

Однако данный способ сопр жен с серьезными трудност ми в случае неразрушающих измерений и контрол  параметров в образцах больших размеров. Регистраци  угловых зависимостей резонансного пол  в плоскости пленки предполагает параллельную ориентацию образца.и, как следствие, большое (не меньше диаметра образца) расХ|

00

(X

КЭ

сто ние между полюсными наконечниками электромагнита Последнее обсто тельство ограничивает максимальные значени  внешнего магнитного пол  и существенно снижает его однородность. В то же врем , когда Н лежит вблизи оси трудного намагничивани  и плоскости пленки, дл  регистрации резонанса необходимы большие значени  внешнего магнитного пол  (103 и более при частоте СВЧ-пол  109 Гц).

Кроме того, большинство известных конструкций резонаторов с внешней св зью (применение которых необходимо дл  неразрушающих измерений) не позвол ет производить наблюдение ферромагнитного резонанса (ФМР) - при параллельной ориентации, поскольку в этом случае не обеспечиваетс  ортогональность свёрхвысокочастотного (СВЧ) пол .-ho и п. Те же конструкции, которые обеспечивают ортогональность Ь0и Н при одновременной параллельной ориентации образца относительно И, не обладают возможностью создани  высокочастотной модул ции внешнего магнитного пол . Данное обсто тельство сильно уменьшает чувствительность радиоспектрометров ФМР и тем самым сужает диапазон магнитных пленок, в которых возможно определ ть кристаллографические направлени  с помощью указанного способа.

Целью изобретени   вл етс  расширение функциональных возможностей.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу.определени  кристаллографических направлений в пленках феррит-гранатов с орторомбической анизотропией методом ферромагнитного резонанса по угловой зависимости одной из его характеристик устанавливают пленку перпендикул рно внешнему магнитному полю, а затем производ т регистрацию и анализ зависимости интенсивности линии поглощени  от угла между вектором линейно пол ризованного СВЧ-пол  и выделением в плоскости пленки.

Способ основан на свойстве, в силу которого симметри  анизотропии одной из характеристик ФМР при такой геометрии наблюдени , а именно интенсивности линии , соответствует симметрии .кристаллографической , Данное устройство имеет следующее объ снение.

Известно, что интенсивность линии ФМР пропорциональна мощности СВЧ-пол , поглощаемой при резонансе, котора  определ етс  антиэрмитовыми компонентами тензора ВЧ-вослриимчивости. В случае линейно пол ризованного СВЧ-пол  можно показать, не тер   общности, что

указанна  интенсивность определ етс  мнимой частью соответствующей диагональной компоненты тензора ВЧ-восприим- чивости. Если прин ть, что ВЧ-п.ол е

совпадает с осью X локальной системы координат , ось Z направлена вдоль вектора намагниченности М, совпадающего с внешним магнитным полем и нормалью к плоскости пленки, то отмеченна  мнима  часть

0 будет иметь вид

V2

О)

5

0

хх

уН Н + Нки +Нк|соз2уз

аа 2 Н +2 Нки + Ню где у-гиромагнитное отношение; а- параметр затухани ; Н - внешнее магнитное поле; Нки эффективное поле одноосной анизотропии;

HKI - поле орторомбической-анизотропии;

р - угол между вектором СДЧ-пол  и осью легкого намагничивани  в плоскости пленки.

Как следует из формулы (1), должна су5 ществовать углова  зависимость ;$х , а следовательно , и интенсивности линии ФМР I,

котора  пропорциональна х . Направлению СВЧ-пол  в плоскости пленки, при которомдостигаетс максимум

0 интенсивности линии ФМР, будет соответствовать ось легкого намагничивани  в этой плоскости, направлению минимума - ось трудного немагничивани . При положительном знаке константы орторомбической ани5 зотропии ось легкого намагничивани  (максимум интенсивности) соответствует кристаллографической оси 100 , ось трудного намагничивани  (минимум интенсивности )- оси 110. При отрицательном

0 знаке константы - соответственно ос м 100.

Таким образом, регистриру  угловую зависимость интенсивности линии ФМР при перпендикул рной ориентации плоско5 сти пленки относительно п, можно по полученной зависимости определить расположение осей анизотропии в плоскости пленки. Это позвол ет при известном знаке константы орторомбической анизот0 ропии определить расположение кристаллографических направлений.

На чертеже приведена зависимость ин- тенсивности линии ФМР от угла между вектором линейно пол ризованного ВЧ-пол  и

5 выделенным направлением в плоскости пленки при перпендикул рной ориентации последней, относительно внешнего квазистатического пол .

Приме р. Дл  определени  осей ани- зотропии используют эпитаксиальные пленки феррит-гранатов,- выращенные на подложках гадолиний-галлиевого граната с ориентацией 1 10 При измерени х обра- зец закрепл ют в держатель, позвол ющий вращать пленку относительно оси, перпендикул рной к ее плоскости, и располагают вплотную к отверстию св зи цилиндрического резонатора, вход щего в состав ..ра- диоспектрометра РЭ-1301. Измен ют азимутальный угол (угол между ВЧ-полем и выделенным направлением в плоскости пленки), регистрируют линию поглощени  и измер ют ее интенсивность по углам, соот- ветствующим экстремальным значени м интенсивности, и определ ют положени  осей анизотропии.

Таким образом, предлагаемый-способ позвол ет дл  определени  кристал логра- фических направлений в пленках с ортором- бической анизотропией использовать перпендикул рную ориентацию плоскости пленки относительно внешнего магнитного, пол  и производить неразрушающие изме- рени  при меньшим межполюсном пространстве магнита, что, как,следствие, существенно расшир ет диапазон магнитных пленок, в которых можно определ ть кристаллографические направлени . ;

В св зи с тем, что резонансные пол  при параллельной ориентации пленки относительно внешнего квазистатического магнитного пол  значительно превышают (при

Т ..

Д,Редактор С; Пекарь

Составитель Л. Устиноваf, °

Техред М.МоргенталКорректор Т. Палий

направлени х Н вблизи оси трудного намагничивани  в плоскости п/генки) резонансное поле при перпендикул рной ориентации, предлагаемый способ исключает св занную с большими техническими сложност ми необходимость обеспечени  больших значений внешнего магнитного пол .

Кроме того, предлагаемый способ позвол ет использовать дл  регистрации ФМРс целью определени  кристаллографических направлений любые известные конструкции резонаторов с внешней св зью (в том Числе и с ВЧ-модул цией магнитного пол ) и обеспечивать тем самым высокую чувствительность и точность измерений.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Способ определени  кристаллографических направлений в магнитных пленках с орторомбической анизотропией методом ферромагнитного резонанса по угловой зависимости одной из,его характеристик, отличающийс  тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей диапазона испрльзуемых магнитны пленок и повышени  чувствительности, устанавливают пленку перпендикул рно внешнему магнитному полю, а затем производ т регистрацию и анализ зависимости интенсивности линии поглощени  от угла между вектором линейно пол ризованного СВЧ- пол  и выделенным направлением в плоско- сти пленки.

   SO410

   &0