SU1023262A1 - Thin magnetic film anisotropy measuring method - Google Patents

Description

лl

аbut

ьэuh

ОРPR

toto

лl

О)ABOUT)

кto

Изобретение относитс  к магнитным измерени м и может быть использовано в микроэлектронике дл  измерени  анизотропии тонких магнитных пленок в широком интервале полей. Известны способы измерени  анизот ропии тонких магнитных в пере менном магнитном поле, основанные на непосредственном наблюдении кривой перемагничивани  лленки с помощь осциллографа и измерении магнитного пол , соответствующего некоторой характерной точке на петле гистерези са или определенной форме петли lj. .Однако этому способу свойственна низка  точность измерений. Наиболее близким к предложенному по технической сущности  вл етс  измерение напр женности пол  анизотропии одноосных тонких магнитных пленок , основанном на перемагничивании пленки переменным синусоидальным маг нитным полем, направленным вдоль оси трудного намагничивани  пленки и измерени  сигнала третьей гармоники вторичной ЭДС 21 . Однако в данном способе величина ЭДС определ етс  с достаточной точностью при условии создани  сильного переменного магнитного пол  (выше 100 Э), что сопр жено с целым р дом технических трудностей. Цель изобретени  - расширение области измерени . Поставленна  цель достигаетс  тем что согласно способу измерени  анизотропии тонких магнитных пленок, заключающемус  в том, что пленку перемагничивают переменным магнитным полем в направлении трудного намагни чивани  и измер ют амплитуды высших гармоник ЭДС вторичного сигнала, соз дают дополнительное посто нное магнитное поле в направлении трудного намагничивани  и измер ют напр женность этого пол , при котором амплитуда второй гармоники максимальна. На фиг. 1 изображена функциональна  схема, по сн юща  работу устройства; на фиг. 2 - зависимость ампли ч туды второй гармоники с от величины напр женности посто нного магнитного пол  HO дл  нескольких . Сущность предложенного способа заключаетс  в следующем. Вдоль оси трудного намагничивани  одноосной тонкой магнитной пленки, обладающей незначительной величиной угловой дисперсии анизотропии, одновременно действуют посто нное и синусоидальное переменное магнитное поле, при этом при соблюдении услови  Н, где Нц - напр женность пол  анизотропии; HQ - напр женность посто нного амплитуда н пр женности переменного пол , в измерительной катушке, нанесенной на пленку, возникают четные гармонические составл ющие вторичной ЭДС. В этом случае амплитуда вторичной гармоники- вторичной ЭДС определ етс  функцией 1 (HO-H,) nl u . m к , где Ел амплитуда вторичной гармоники ЭДС; Q - предельное значение Е Р ф g - поток насыщени ; N - число витков измерительной катушки; f - частота перемагничивани . Устройство дл  осуществлени  данного способа содержит генератор 1 переменного тока, через конденсатор 2 подключенный к катушкам 3 Гельмгольца , величина переменного тока в катушках 3 Гельмгольца определ етс  вольтметром Ц по падению напр жени  на резисторе 5, генератор 6 посто нного тока через амперметр 7 и катушку индуктивности 8 также подключен к катушкам 3 Гельмгольца. Сигнал с измерительной катушки 9 через компенсирующую катушку 10, включенную ей навстречу, поступает на вход селективного милливольтметра П. Устройство дл  осуществлени  способа работает следующим образом. Сигнал с генератора 1 переменного тока поступает на катушки 3 Гельмгольца , создава  переменное поле. С генератора 6 посто нного тока на катушки 3 Гельмгольца поступает сигнал, создающий посто нное.поле. Контролируема  тонка  магнитна  пленка помещаетс  в измерительную катушку 9. Сигнал с измерительной катушки 9 через компенсирующую катушку 10 подаетс  на селективный милли3Ш23:26 вольтметр П, который выдел ет вторую -армсжическую сост.авл ю«(ую сигнала. Измен   величину посто нного тока генератора 6, тем самым измен ют величину посто нного намагничивающего 5 пол , при этом снимают зависимость величины амплитуды вторичной гармони .ки ЭДС выделенного с образца сигнала от.напр женности посто нного намагничиваюи его пол .ЮThe invention relates to magnetic measurements and can be used in microelectronics to measure the anisotropy of thin magnetic films in a wide range of fields. Methods are known for measuring the anisotropy of thin magnetic fields in a variable magnetic field, based on direct observation of the magnetization reversal curve of a film with an oscilloscope and measuring the magnetic field corresponding to some characteristic point on the hysteresis loop or a certain shape of the loop lj. . However, this method is characterized by low measurement accuracy. The closest to the proposed technical essence is the measurement of the intensity of the anisotropy field of uniaxial thin magnetic films, based on the reversal of the film by an alternating sinusoidal magnetic field directed along the axis of the difficult magnetization of the film and measuring the third harmonic signal of the secondary EMF 21. However, in this method, the emf value is determined with sufficient accuracy under the condition of creating a strong alternating magnetic field (above 100 Oe), which is associated with a number of technical difficulties. The purpose of the invention is to expand the scope of measurement. The goal is achieved by the method of measuring the anisotropy of thin magnetic films, which consists in reversing the film with an alternating magnetic field in the direction of difficult magnetization and measuring the amplitudes of the higher harmonics of the secondary signal of the secondary signal, creating an additional constant magnetic field in the direction of difficult magnetization and the intensity of this field is measured, at which the amplitude of the second harmonic is maximum. FIG. 1 is a functional diagram illustrating the operation of the device; in fig. 2 - the dependence of the amplitude of the second harmonic с on the magnitude of the constant magnetic field HO for several. The essence of the proposed method is as follows. A constant and sinusoidal alternating magnetic field simultaneously acts along the axis of a difficult magnetization of a uniaxial thin magnetic film with a small amount of angular dispersion of anisotropy, while observing the condition H, where Hc is the intensity of the anisotropy field; HQ is the intensity of the constant amplitude and the hardness of the alternating field; in the measuring coil deposited on the film, even harmonic components of the secondary EMF appear. In this case, the amplitude of the secondary harmonic, the secondary emf, is determined by the function 1 (HO-H,) nl u. m к, where El is the amplitude of the secondary harmonic of the EMF; Q - limit value Е Р ф g - saturation flow; N is the number of turns of the measuring coil; f is the frequency of magnetization reversal. An apparatus for carrying out this method comprises an alternator 1, connected through a capacitor 2 to Helmholtz coils 3, the alternating current in Helmholtz coils 3 is determined by a voltmeter C on the voltage drop across a resistor 5, a DC generator 6 through an ammeter 7 and an inductance coil 8 is also connected to the 3 Helmholtz coils. The signal from the measuring coil 9 through the compensating coil 10, connected towards it, is fed to the input of a selective millivoltmeter P. A device for implementing the method works as follows. The signal from the alternator 1 is fed to the Helmholtz coil 3, creating an alternating field. From the DC generator 6, the Helmholtz coil 3 receives a signal that generates a constant field. The monitored thin magnetic film is placed in the measuring coil 9. The signal from the measuring coil 9 through the compensating coil 10 is applied to a selective milli-3: 23 voltmeter P, which separates the second-armszhy component (signal. Changing the value of the alternator current 6 , thereby changing the magnitude of the constant magnetizing 5 field, thus removing the dependence of the magnitude of the secondary harmonic magnitude of the emf of the signal extracted from the sample versus the voltage of the constant magnetizing its field.

6i-n6i-n

tnV Предлагаемое изобретение позвол ет расширить область измерени  пол  анизотропии одноосных тонких магнитных пленок до 100 Э с относительной погрешностью 3% Величина пол  анизотропии  вл етс  одним из основных параметров, определ ющих свойство тонких магнитных пленок, примен емых в микроэлектронике дл  записи информации .tnV The present invention allows to expand the area of measurement of the anisotropy field of uniaxial thin magnetic films to 100 Oe with a relative error of 3%. The anisotropy field is one of the main parameters determining the property of thin magnetic films used in microelectronics for recording information.

В,05B, 05

Claims (1)

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ АНИЗОТРОПИИ ТОНКИХ МАГНИТНЫХ.ПЛЕНОК, заключающийся в том, что пленку перемагничивают переменным магнитным полем в направлении трудного намагничивания и измеряют амплитуды высших гармоник электродвижущей силы вторичного сигнала, отли чающийся тем, что, с целью расширения области измерения, создают дополнительное постоянное магнитное поле в направлении трудного намагничивания и измеряют напряженность этого поля, при котором амплитуда второй гармоники максимальна.METHOD FOR MEASURING THIN MAGNETIC ANISOTROPY. FILMS, consisting in the fact that the film is magnetized by an alternating magnetic field in the direction of difficult magnetization and the amplitudes of the higher harmonics of the electromotive force of the secondary signal are measured, characterized in that, in order to expand the measurement region, they create an additional constant magnetic field the direction of difficult magnetization and measure the intensity of this field at which the amplitude of the second harmonic is maximum. SU „. 4023262SU „. 4023262 3*3 * 1 10232621 1023262