Устройство для измерения параметров тонких магнитных пленок

Устройство для измерения параметров тонких магнитных пленок

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскик

Социанистическмх

Республнн

868661

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к ввт. свмд-ву(22) Заявлено 240180 (21) 2874120/18-21. с прмсоедммеммем звявкм HP (23) Приоритет

Опубликовано 30g 981 бюллетень 89 36

Дата опубликования описания 3009.81 (51)PA. Кл 3

G 01 R 33/05

Государствеиинй комитет

СССР ио делам изобретений и открнтий (53) УДК 621. 317. ,.44(088.8) А.A,Ãëóùåíêî, .В.И. Курочкин, A.ß.Лаптиенко и: E. Ф.Ходосоз

Специальное конструкторско-технологическое 1бюро.

Донецкого физико-технического института AH (цраинской ССР и Донецкий физико-технический институт AH Украийской t Cp (72) Авторы мзобретеммя (71) заявители (54 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ

ТОНКИХ МАГНИТНЫХ ПЛЕНОК

Изобретение относится к физике

:,магнитных явлений и может быть использовано в измерительной технике для измерения параметров тонких магнитных пленок (ТМП).

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство, которое содержит генератор высокой частоты, датчик с исследуемым образцом, катушки модуляции, амплитудный детектор высокочастотного сигнала, селективный усилитель и синхронный детектор, а также пиковый преобразователь и стробирующее устройство, и 15 позволяет измерять параметры тонких магнитных пленок по модуляционной методике 713.

Недостатком известного устройства является ограниченные функциональные 20 возможности (измеряются семь параметров ТМП).

Цель изобретения — расширение диапазона измеряемых параметров.

Поставленная цель достигается 25 тем, что в устройство, содержащее генератор высокой частоты, датчик с подложкой, последовательно соединен, ные амплитудный детектор, дифферен-: циальный- усилитель, селективный уси- 30 литель, синхронный детектор, регистрирующий прибор, через переключатель связанный с выходами синхронного детектора и дифференциального усилителя, и модулятор, через формирователь опорной частоты подключенный ко вторым входам синхронйого детектора и селективного усилителя, введены регулирующий элемент и блок стабилизации выходного напряжения, связанный с выходом амплитудного детектора, генератор высокой частоты выполнен перестраиваеьим, при этом входЫ регулирующего элемента подключены к выходам перестраиваемого генератора высокой частоты и блока стабилизации выходного. напряжения, а выход — со входом амплитудного детектора.

Кроме того, в устройстве датчик выполнен дифференциальным в виде двух катушек, в одной иэ которых îмещен Псследуемий образец на подложке, а в другой — подложка, и конструктивно объединен с двумя амплитуднымн детекторами.

На чертеже приведена блок-схема устройства. устройство состоит из нерестраиваемого генератора 1 высокой частоты, регулирующего элемента 2, дифферен86 866 1 циального датчика 3, помещенного в магнитное поле магнитной системы 4, и состоящего из двух плоских спиральных катушек 5, в одной из которых размещена подложка 6, в другой — исследуемый образец 7 ТМП на подложке и амплитудных детекторов 8, блока 9 стабилизации выходного напряжения, дифференциального усилителя 10, селективного усилителя 11, переключа» теля 12, регистрирующего прибора 13, синхронного детектора 14, формирователя 15 опорного напряжения и модулятора 16 °

Дифференциальный датчик 3 помещен в магнитное поле.. Сигнал с перестраиваемого генератора 1 высокой частоты, 1$ снабженного устройством для раэнертки частоты, через регулирующий элемент 2 подается на катушки 5 датчика

3. Сигнал с датчика 3 детектируется .амплитудными детекторами 8. Выходной 2О сигнал амплитудных детекторов 8 подается на вход дифференциального усилителя 10. Кроме того, на выходе одного из амплитудных детекторов

° включен блок 9 стабилизации выходного напр ения, управляющий работой ре

25 гулирую го элемента 2.

Выход дифференциального усилителя 10 соединен со входом селективного усилителя 11 и одним из входов (положение A) переключателя 12. На ЗО выходе переключателя 12 включен регистрирующий прибор 13 (например двухкоординатный самописец), развертка которого осуществляется от перестраинаемого генератора 1 высокой частоты. При работе устройства по модуляционной методике (переключатель

12 находится в положении B) сигнал с выхода дифференциального усилите- ° ля 10 поступает на вход последова- 4О тельно соединенных селектинного усилителя 11 и синхронного детектора 14.

С выхода синхронного детектора 14 сигнал через переключатель 12 (положение В) поступает на регистрирующий прибор 13. Опорный сигнал селектинного усилителя 11 иэ синхронного детектора 14 задается формирователем

15 опорного напряжения, вход которого соединен с одним из выходов мо дулятора 16, который вырабатывает сигнал модуляции магнитного поля.

Устройство работает следующим образом.

Образец 7 ТМП с подложкой помещают в одну из катушек 5 дифференциального датчика 3, в другой катушке располагают точно такую же подложку

6, но без образца ТМП. Дифференциальный датчик 3 вместе с образцом ТМП помещают в магнитное поле, созданае- у мое магнитной системой 4. Напряжение с перестраиваемого генератора 1 нысокой частоты через регулирующий элемент 2 поступает на катушки 5 дифференциального датчика 3. При этом у на катушках датчика напряжение высокой частоты различно из-за того, что в одной из катушек размещен образец.

B связи с тем, что выходное напряжение детектора стабилизировано блоком 9 стабилизации, разность напряжений на входах дифференциального усилителя пропорциональна поглощению высокочастотной энергии образцом.

С амплитудных детекторов 8 датчика 3 сигнал поступает на входы дифференциального усилителя 10, а также на вход блока 9 стабилизации выходного напряжения амплитудного детектора, который управляет работой регулирующего элемента 2 таким образом, что ныходное напряжение детектора 8 поддерживается постоянным н широком диапазоне частот.

Датчик 3 с дифференциальным усилителем 10 балансируется (при отсутствии образца TNI1) совместно н широком диапазоне частот. С выхода усилителя 10 сигнал поступает на вход прибора 13(переключатель 12 в положении A). Развертка прибора 13 по оси Х осуществляется от устройства для раэнертки частоты перестраиваемого генератора 1 высокой частоты.

В положении В переключателя 12 устройство работает по модуляционной методике. Модулятором 16 осуществляется низкочастотная . модуляция магнитного поля.

При перемагничивании пленки внешним низкочастотным магнитным полем, приложенным перпендикулярно высокочастотному пробному полю (возникающему в цепи катушки 5 датчика 3 (за счет протекающего в ней тока высокой частоты), изменение напряжения высокой частоты в катушке пропорционально дифференциальной проницаемости М образца ТМП.

Сигнал с выхода дифференциального усилителя 10 поступает на вход последовательно соединенных селективного усилителя 11 и синхронного детектора 14. Опорный сигнал селективного усилителя 11 и синхронного детектора 14 вырабатывает формирователь 15 опорного напряжения, на вход которого поступает сигнал с модулятора 16.

С выхода синхронного детектора 14 сигнал поступает через переключатель

12 (в положении В) на вход прибора 13. В зависимости от положения ТМП относительно намагничивающего низкочастотного поля, .на регистрирующем приборе отображается зависимость дифференциальной магнитной проницаемости от напряженности поля в направлении оси легкого или трудного намагничивания.

По модуляционной методике измеряются следующие параметры ТМП: дифференциальная проницаемость н направлении оси легкого намагничивания.

868661 изменение дифференциальной проницаемости в направлении оси трудного намагничивания, величина дифференциальной проницаемости магнитных пленок.

Остальные параметры можно определять и модуляционной методикой, и без5 модуляционной .

Выполнение генератора высокой частоты перестраиваемым, а также использование новых элементов — регулирующего элемента и блока стабилизации выходного напряжения амплитудного детектора, позволяет увеличить количество измеряемых параметров путем измерения частотных характеристик

ТМП.

Кроме того, выполнение датчика диф- ференциальным, содержащим две катушки, в одной из которых размещен образец ТМП на подложке, а в другой подложка, позволяет измерять характеристики именно тонкой магнитной плен- 20 ки без подложки.

Устройство позволяет получить спектры поглощения высокочастотной энергии в ТМП. На основании исследований этих спектров можно исследовать 5 спектры колебаний доменов в доменной решетке, определять параметры, характеризующие резонанс доменной стенки (подвижность доменной стенки и ее эффективную массу, коэффициент магнитной вязкости). Кроме того, предлагаемое устройство позволяет определять величину напряженности поля аниэотропии, изучать влияние типа магнитной структур" на спектры по- 35 глощения, устойчивость доменной решетки и влияние различного типа неоднородностей (дефектов точечных и линейных, элементов управления доменами,имплантированных ионов, структуры доменной стенки и др.) на 40 свойства решетки ТМП.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения параметров тонких магнитных пленок, "одержащее генератор высокой частоты, датчик с подложкой, последовательно соединенные амплитудный детектор, дифференциальный усилитель, селективный усилитель, синхронный детектор, регистрирующий прибор,через переключатель связанный с выходами синхронного детектора и дифференциального усилителя, и модулятор, через формирователь опорной частоты подключенный ко вторым входам синхронного детектора и селективного усилителя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона измеряемых параметров, в него введены регулирующий элемент и блок стабилизации выходного напряжения, связанный с выходом амплитудного детектора, ° генератор высокой частоты выполнен перестраиваеьым, при этом входы регулирующего элемента подключены к выходам пврестраиваемого генератора высокой частоты и блока стабиливации выходного напряжения, а выход — co входом амплитудного детектора.

2 ° Устройство по и 1, о т л и— ч а ю щ е е с я . тем, что датчик выполнен дифференциальным в виде двух катушек, в одной из которых помещен исследуемый образец на подложке, а в другой — подложка, и конструктивно объединен с двумя амнлитудными детекторами.

Hсточники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 346692, кл. G 01 R 33/12, 1972.

868661

Составитель E. Данилина

Техред.И. Астолош

Корректор С. Шекмар

Редактор С. Юско

Филиал ППП "Патент",r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 8319/66 Тираж 735 Подписное

ВНИИПИ Росударственного комитета CCCP по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5