SU1755220A1 - Method of non-destructive measuring of saturation magnetization and anisotropy constant of ferromagnetic films - Google Patents

Method of non-destructive measuring of saturation magnetization and anisotropy constant of ferromagnetic films Download PDF

Info

Publication number
SU1755220A1
SU1755220A1 SU904823496A SU4823496A SU1755220A1 SU 1755220 A1 SU1755220 A1 SU 1755220A1 SU 904823496 A SU904823496 A SU 904823496A SU 4823496 A SU4823496 A SU 4823496A SU 1755220 A1 SU1755220 A1 SU 1755220A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
film
magnetic field
microwave
ferromagnetic films
saturation magnetization
Prior art date
Application number
SU904823496A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Борис Антонович Калиникос
Маргарита Казимировна Ковалева
Николай Геннадьевич Ковшиков
Наталья Васильевна Кожусь
Иван Павлович Панчурин
Сергей Владимирович Север
Original Assignee
Ленинградский электротехнический институт им.В.И.Ульянова (Ленина)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ленинградский электротехнический институт им.В.И.Ульянова (Ленина) filed Critical Ленинградский электротехнический институт им.В.И.Ульянова (Ленина)
Priority to SU904823496A priority Critical patent/SU1755220A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1755220A1 publication Critical patent/SU1755220A1/en

Links

Landscapes

  • Measuring Magnetic Variables (AREA)

Abstract

Изобретение относитс  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 заключаетс  в том, что спиновые волны возбуждают СВЧ переменным магнитным полем одновременно в двух област х исследуемой ферромагнитной пленки и при каждой ориентации посто нного магнитного пол  измер ют частоты спиновых волн, соответствующие минимумам частотной зависимости СВЧ-мощности, отраженной от исследуемоТо образца а искомые параметры пленки определ ют по измеренным значени м частот с помощью дисперсионных соотношений.2 ил. The invention relates to electronics and electronics and can be used in measuring the parameters of ferromagnetic films in the process of their production, and in the manufacture of film spin-wave microwave devices. The essence of the method is that the spin waves excite a microwave alternating magnetic field simultaneously in two regions of the ferromagnetic film under study and at each orientation of the constant magnetic field the frequencies of the spin waves corresponding to the minima of the frequency dependence of the microwave power reflected from the sample under investigation are measured. film parameters are determined by measured frequency values using dispersion ratios. 2 Il.

Description

Изобретение относитс  к радиоэлектронике и электронной технике и может быть использовано при измерении магнитных параметров ферромагнитных пленок (например , намагниченности насыщени , констант анизотропии) как в процессе их производства, так и при изготовлении спин- волновых пленочных СВЧ-приборов.The invention relates to electronics and electronics and can be used in measuring the magnetic parameters of ferromagnetic films (for example, saturation magnetization, anisotropy constants) both in the process of their production and in the manufacture of spin-wave film microwave devices.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерени .The aim of the invention is to improve the measurement accuracy.

На фиг.1 показана конструкци  устройства , реализующего способ измерени  параметров ферромагнитных пленок; на фиг.2 - частотные зависимости мощности отраженного СВЧ-сигнала.Figure 1 shows the structure of a device implementing a method for measuring parameters of ferromagnetic films; figure 2 - frequency dependence of the power of the reflected microwave signal.

Измерительна  установка состоит из магнитной системы 1. измерительной секции 2. СВЧ-генерэтора 3, направленногоот- ветвител  4, детектора 5, индикатора 6. Измерительна  секци  2 (фиг.1 б) представл ет собой антенную систему, состо щую из диэлектрической подложки, сплошного металлического электрода 8, микрополосковой линии 9, двух микрополосковых антенн 10, расположенных параллельно друг другу на рассто нии I, измер емой ферромагнитной пленки 11, расположенной на диэлектрической подложке 12. Микрополоскова  лини  9 подсоедичлетс  к измерительной установке через сверхвысокочастотиый коаксиальный кабель 13.The measuring installation consists of a magnetic system 1. measuring section 2. UHF generator 3, directional 4, detector 5, indicator 6. Measuring section 2 (Fig. 1b) is an antenna system consisting of a dielectric substrate, solid a metal electrode 8, a microstrip line 9, two microstrip antennas 10, which are parallel to each other at a distance I, measured by a ferromagnetic film 11, located on a dielectric substrate 12. Microstrip line 9 connects to the measuring first installation through sverhvysokochastotiy coaxial cable 13.

Последовательность действи  при измерении намагниченности насыщени  и констант анизотропии ферромагнитной пленки состоит в следующем.The sequence of actions for measuring the saturation magnetization and anisotropy constants of a ferromagnetic film is as follows.

Собирают измерительную секцию, котора  состоит из исследуемой ферромагнит- ной пленки железо-иттриевого граната (ЖИГ) толщиной L, выращенной на диэлектрической подложке из гадолиний-галлиево- го граната (ГГГ) ферромагнитную пленку накладывают на антенную систему, состо щую из двух параллельных микрополосковых антенн шириной W, расположенных наA measuring section is assembled that consists of a ferromagnetic film of yttrium iron garnet (YIG) of thickness L grown on a dielectric substrate of gadolinium gallium garnet (YYY) ferromagnetic film superimposed on an antenna system consisting of two parallel microstrip antennas width W located on

fcfc

сл ел юlistened to u

юYu

рассто нии I. Измерительную секцию помещают в магнитную систему, создающую посто нное магнитное поле напр женностью Но, направленное вдоль оси антенн спиновых волн. При этом реализуетс  режим возбуждени  поверхностной спиновой волны. С помощью СВЧ-генератора измер ют частотные зависимости отраженной мощности СВЧ-сигнала Ротр f(ft) npii двух различных направлени х магнитного пол  Но относительно кристаллографических осей пленки, что реализуетс  поворотом пленки относительно пол  Н0. Как видно из фиг.2, зависимость Ротр. f (со) имеет осциллирующий характер, а значени  волновых чисел в точках минимумов зависимостей Р0тр f (ы) определ ютс  при А $012 0 из простого соотношени :distance I. The measuring section is placed in a magnetic system that creates a constant magnetic field with an intensity But directed along the axis of the antennas of the spin waves. In this case, the mode of excitation of a surface spin wave is realized. Using a microwave generator, the frequency dependences of the reflected power of the microwave signal Rothf (ft) npii of two different directions of the magnetic field But are measured relative to the crystallographic axes of the film, which is realized by rotating the film relative to the field H0. As can be seen from figure 2, the dependence of Rotr. f (co) has an oscillating pattern, and the wave number values at the minima of the P0tp f (s) dependencies are determined at A $ 012 0 from a simple relation:

kn--2f.(Dkn - 2f. (D

где р- угол ориентации оси периодичности магнитного пол  относительно направлени  распространени  спиновой волны;where p is the angle of orientation of the periodicity axis of the magnetic field relative to the direction of propagation of the spin wave;

I - рассто ние между микрополосковы- ми антеннами.I is the distance between microstrip antennas.

При повороте пленки происходит смещение минимумов зависимости Р0тр f (w), св занное с вли нием кубической анизотропии . Крива  1 на фиг.2 соответствует ориентации пол  Но вдоль , крива  2 - ориентации пол  Но вдоль оси 110.When the film is rotated, the minima of the P0TP f (w) dependence shift due to the effect of cubic anisotropy. Curve 1 in figure 2 corresponds to the orientation of the field But along, curve 2 - orientation of the field But along the axis 110.

Измер ют значение частот, соответствующих любому n-му минимуму на зависимости Ротр f (ft) сначала при ориентации магнитного пол  Н0 вдоль кристаллографической оси 110 (сои110), а затем - при ориентации Но вдоль кристаллографической оси 112 (ом ). Определ ют величиАThe frequencies corresponding to any nth minimum in the Potr dependence f (ft) are measured first with orientation of the magnetic field H0 along the crystallographic axis 110 (soi110), and then with the orientation of Ho along the crystallographic axis 112 (ohm). The values are determined.

КTO

МоMoe

ну пол  кубической анизотропии Н с помощью соотношени :well, the floor of cubic anisotropy H using the ratio:

UA . .1- lt,. fr,i 110l2i1/2 /оUA. .1-lt ,. fr, i 110l2i1 / 2 / o

У ЗТU ST

где КА- константа кубической анизотропии;where KA is the constant of cubic anisotropy;

Мо - намагниченность;Mo - magnetization;

j 2,28 МГц/Э - магнитомеханическое отношение.j 2.28 MHz / E is the magnetomechanical ratio.

Так, при определении Н по любому пику зависимостей Ротр f( СУ), представленных на фиг.2, получим НА -56Э.So, when determining H from any peak of dependencies Rotor f (SU), presented in figure 2, we get the NA -56E.

Измер ют значени  частот, соответствующие трем минимумам (произвольным, с номерами п.п и п) на частотной зависимости Ротр f (w) при ориентации пол  Н0 вдоль оси 112 и определ ют значение намагниченности М0 и пол  одноосной анизотропии Ни КИ/М0 (Ки - константа одноосной анизотропии ) с помощью соотношений:Frequency values corresponding to three minima (arbitrary, with nn and n numbers) are measured on the frequency dependence of Rotr f (w) with the H0 field oriented along the axis 112 and the magnetization value M0 and the uniaxial anisotropy field Ni KI / M0 are determined (Ki - uniaxial anisotropy constant) using ratios:

Mo l()(P -Pr,)-(av:i-tUh.2)(pn,-Pg)WMo l () (P-PR,) - (av: i-tUh.2) (pn, -Pg) W

XI1М-Рп К J(IV- Р„ )L ,XI1M-Рп К J (IV- Р „) L,

I«.i.Me(p.+Pl,) I ".i.Me (p. + Pl,)

12м0(р;-рп)12m0 (p; -rp)

(з)(h)

НИ Мо-НА (ONO Mo-NA (O

где Pn - многочлен, завис щий от kn - волнового числа спиновых волн.where Pn is a polynomial depending on kn — the wavenumber of spin waves.

В длинноволновом приближении (kn « I) Pn определ етс  с помош,ью соотношени In the long-wavelength approximation (kn I), Pn is determined using the ratio

р - - L(5)p - - L (5)

Hn--jP2-Hn - jP2-

Значени  М0, НА, Ни могут быть определены с помощью выражений (2) - (4) по измерению частот, соответствующих любым минимумам на зависимости Ротр f (ft), что дает возмохшость определени  усредненных значений параметров М0, КА, Ки по большему количеству экспериментальных точек на зависимостиThe values of M0, NA, and Ni can be determined using expressions (2) - (4) by measuring the frequencies corresponding to any minima on the Rotor dependence f (ft), which makes it possible to determine the averaged values of the parameters M0, KA, Ki for a greater number of experimental points on addiction

Ротр f И.Roth f I.

Claims (1)

Формула изобретени  Способ нерэзрушающего измерени  намагниченности насыщени  и констант анизотропии ферромагнитных пленок, включающий одновременное воздействие на пленку посто нного магнитного пол  и СВЧ магнитного пол , изменение направлени  посто нного магнитного пол  относительно кристаллографических осей пленки и определение параметров пленки из дисперсионного соотношени , отличаю щи й- с   тем, что, с целью повышени  точности измерени , воздействуют на две параллельно расположенные области пленки посто нным и СВЧ магнитными пол ми, на частотной зависимости СВЧ отраженной мощности при каждой ориентации посто нного магнитного пол  фиксируют точки, соответствующие минимальному значению этой мощности.The method of non-destructive measurement of saturation magnetization and anisotropy constants of ferromagnetic films, including simultaneous exposure of a constant magnetic field and a microwave magnetic field to a film, changing the direction of a constant magnetic field relative to the crystallographic axes of the film and determining the parameters of the film from the dispersion relation, differing from the fact that, in order to increase the measurement accuracy, two parallel regions of the film are applied to the constant and microwave E field E, depending on the frequency of the reflected microwave power at each orientation of the static magnetic field is fixed points corresponding to the minimum value of the power. ii ФИГ.laFIG. La отрden «г. и г - ни но "Y. and no оabout 4$004 $ 00 49504950 xy NAyjKi a mcnuQQQOQOp(gsSxy NAyjKi a mcnuQQQOQOp (gsS 10 , 1010, 10 8eight $000$ 000 $050$ 050
SU904823496A 1990-05-07 1990-05-07 Method of non-destructive measuring of saturation magnetization and anisotropy constant of ferromagnetic films SU1755220A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU904823496A SU1755220A1 (en) 1990-05-07 1990-05-07 Method of non-destructive measuring of saturation magnetization and anisotropy constant of ferromagnetic films

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU904823496A SU1755220A1 (en) 1990-05-07 1990-05-07 Method of non-destructive measuring of saturation magnetization and anisotropy constant of ferromagnetic films

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1755220A1 true SU1755220A1 (en) 1992-08-15

Family

ID=21513235

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU904823496A SU1755220A1 (en) 1990-05-07 1990-05-07 Method of non-destructive measuring of saturation magnetization and anisotropy constant of ferromagnetic films

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1755220A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2709440C1 (en) * 2019-04-08 2019-12-17 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского" Method for nondestructive monitoring of distribution of magnetization along thickness of ferrite film

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Авторское свидетельство СССР № 1236891,кл. G 01 R 33/035,1987. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2709440C1 (en) * 2019-04-08 2019-12-17 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского" Method for nondestructive monitoring of distribution of magnetization along thickness of ferrite film

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Vukadinovic et al. Influence of magnetic parameters on microwave absorption of domain mode ferromagnetic resonance
Ciureanu et al. High frequency behavior of soft magnetic wires using the giant magnetoimpedance effect
Wang et al. Observation of spin-wave moiré edge and cavity modes in twisted magnetic lattices
SU1755220A1 (en) Method of non-destructive measuring of saturation magnetization and anisotropy constant of ferromagnetic films
Haas et al. Development of a magnonic-based magnetic sensor: comparison of two different implementations with YIG material
US4939488A (en) Magnetostatic wave device
Togo et al. Propagation of magnetostatic surface waves in a tunable one-dimensional magnonic crystal
GB2117119A (en) Nuclear magnetic resonance decoupling
Nikulin et al. Investigation of the interference of magnetostatic surface waves using the inverse spin Hall effect
Shimizu et al. Frequency dependence measurements of complex permittivity for YSZ crystal plates by the cut-off circular waveguide method
SU1236891A1 (en) Method of determining dispersion characteristics of magnetic waves in gyromagnetic material
RU2786486C1 (en) Controlled delay line on exchanged spin waves
Yushchuk et al. A proximate and nondestructive quality control of epitaxial ferrogarnet films
Haas et al. Development of a magnetic sensor based on magnonic material
SU911270A1 (en) Method of checking thin film physical parameters
Vugalter et al. Total internal reflection of backward volume magnetostatic waves and its application for waveguides in ferrite films
Churbanov et al. Magnetostatic surface waves in a ferrite–ferromagnetic metal layered medium based on yttrium iron garnet epitaxial films and TbCo 2/FeCo nanostructures
RU2793891C1 (en) Spintron detector of microwave oscillations
RU2758000C1 (en) Majority element on spin waves
Makeev et al. Parameters measurement of an anisotropic dielectric
Watts Simultaneous radiation of odd and even patterns by a linear array
Lagar’kov et al. Influence of the magnetoelastic effect on the microwave magnetic properties of Fe-N thin films
Govorun et al. Microstrip Frequency Doublers Based on a Thin Magnetic Film
Polevoy et al. Metamaterial Cell for Detection of Complex Permittivity Inhomogeneities
SU1345138A2 (en) Device for measuring attenuation of magnetostatic waves in ferrite films