SU210904A1 - METHOD OF MEASUREMENT OF THE SIZE OF THE FIELD OF A UNOXIAL ANISOTROPY OF A FERROMAGNETIC FILM - Google Patents

Description

Способ измерени  величины .пол  одноосной анизотропии ферромагнитной пленки известен. Однако в нем точность измерени  существенно зависит от выбора оператором первого отсчета, а также тем, что наклон линейной зависимости, а следовательно и результат измерений зависит от амплитуды пол  вдоль оси легкого намагничени .A method for measuring the field of uniaxial anisotropy of a ferromagnetic film is known. However, in it the accuracy of measurement essentially depends on the choice of the first reference by the operator, and also on the fact that the slope of the linear dependence, and hence the measurement result, depends on the amplitude of the field along the axis of easy magnetization.

Шредла.гаемый способ -отличаетс  от известного тем, что пленочный элемент намагничивают до насыщени  импульсом магнитного ПОЛЯ вдоль оси легкого намагничени , затем возбуждают импульсным магнитным лолем, направленным вдоль оси т желого намагничени  встречно регулируемому лолю смещени  и при максимальном изменении матнитного лотока измер ют поле смещени , равное полю анизотропии пленки.The shredla method is different from the known one in that the film element is magnetized to saturation with a magnetic field pulse along the axis of easy magnetization, then excited by a pulsed magnetic sheet directed along the axis of the heavy magnetization oppositely controlled by the displacement field and with the maximum change of the matte tray the field of displacement is measured equal to the film anisotropy field.

Указанные отличи  позвол ют повысить точность измерений и упростить измерительную аппаратуру.These differences can improve the accuracy of measurements and simplify the measuring equipment.

Сущность олисываемого способа по сн етс  графиками, лриведенными на фиг. 1-4.The essence of the catalyzed method is illustrated by the graphs shown in FIG. 1-4.

;На фиг. 1 показана программа имлульсов при измерении пол  анизотропии Як пленочного элемента; на фиг. 2 - взаимное расположение пленочного элемента, возбул дающих магнитных полей и съемного витка при измерении на фиг. 3-теоретические зависимости (на основ-е модели вращени  намагниченности ) относительной величины изменени ; FIG. 1 shows the program of imulses when measuring the anisotropy field Yak of a film element; in fig. 2 shows the relative position of the film element, the suction magnetic fields and the detachable coil as measured in FIG. 3-theoretical dependences (based on the model of rotation of the magnetization) of the relative magnitude of the change

магнитного потока ДФ через виток съема от величины лол  с.мещени  Я, лри воздействии магнитным лолем Яд, равным 1/0,2 Н и 2/0,8 Як; на фиг. 4 - экспериментальные зависимости интегрированного сигнала с витка съема С. АФ от-величины лол  смещени  Я лри воздействии магнитным полем Я, равным 1/0,2 Як и 2/0,8 Як.DF magnetic flux through the coil of removal from the value of lol s. displacement I, and the impact of magnetic lol Poison, equal to 1 / 0.2 N and 2 / 0.8 Yak; in fig. 4 - experimental dependences of the integrated signal from the coil of the pickup C. AF on the value of the value of the displacement Lol by the magnetic field I, equal to 1 / 0.2 Yak and 2 / 0.8 Yak.

-При измерении пол  анизотропии Я с помощью посто нного пол  смещени  Я вдоль оси т желого намагничени  (ОТН) применены импульсные магнитные пол : Яуст -Дл  намагничивани  пленочного элемента до насыщени  вдоль оси легкого намагничени  (ОЛН) и HO- дл  индикации равенства пол  смещени  Я полю анизотро-пии Я (см. фиг. 1).-When measuring the anisotropy field I using a constant displacement field I along the axis of magnetization (OTN), pulsed magnetic fields are used: Jaust — To magnetize the film element to saturation along the axis of light magnetization (EFM) and HO- to indicate the equality of the field displacement I the anisotropy field of the ego (see fig. 1).

iBeKTop, намагниченности М пленочного элемента , предварительно установленный вдоль ОЛН импульсом Яу„ Ну , под действием пол  смещ-ени  Я поворачиваетс  от ОЛНiBeKTop, the magnetization of the M film element, pre-installed along the EMA by a Yau pulse. Well, under the action of the bias field, I rotates from the EMA

на угол а, определ емый -отношением -at angle a, defined by the ratio

кto

(см. фиг. 2). Пмлульс пол  Н„, направленный вдоль ОТН встречно -полю смещени  Я,, уменьшает суммарное поле вдоль ОТН (Я.,- //о) и вызывает поворот вектора -намагниченности в противоположном направлении на угол |J.(see Fig. 2). The emulsion field Hn, directed along the OTN opposite to the displacement field I, reduces the total field along the OTN (I, - // o) and causes the rotation of the magnetization vector in the opposite direction by the angle | J.

вающего пленочный элемент выходного витка . Нормаль к плоскости выходного витка параллельна ОЛН, т. е. перпендикул рна направлению пол  //о- Выходной сигнал напр жени  интегрируетс  и наблюдаетс  ло ооциллографу . Величина проинтегрированного выходного сигнала ДФ пропорциональна изменению магнитного потока пленочного элемента через виток считывани  (вдоль ОЛН) при воздействии лол  HOПри фиксированной амллитуде /:/о знак и величина АФ завис т от величины пол  смещени  Я,. Рассчитанна  в соответствии с теоретической моделью одноосной магнитной пленки зависимость ДФ (Я,) локазана на фиг. 3 дл  двух значений лол  J дл  Яо 0,2 Я« и 2 дл  Яо 0,8 Я.the film element of the output turn. The normal to the plane of the output coil is parallel to the EMA, i.e., perpendicular to the direction of the field // o. The voltage output signal is integrated and monitored by the oocilograph. The value of the integrated output signal of the DF is proportional to the change in the magnetic flux of the film element through the read loop (along the EAR) under the influence of lol HOM at a fixed amlititude /: / o the sign and the magnitude of the AF depend on the value of the displacement field I ,. The dependence DF (I,) calculated in accordance with the theoretical model of a uniaxial magnetic film is shown in FIG. 3 for two values lol J for Yao 0.2 I "and 2 for Yao 0.8 I

Максимум ДФ наблюдаетс  лри Л Н дл  всех значений Яо Я.The maximum DF is observed to be LL N for all values of Yao Ya.

Исследовани  реальной магнитной пленки показали, что если пленка была предварительно насыщена вдоль ОЛН, |0днократное воздействие вдоль ОТН Н Я вызьиает практически обратимый поворот вектора намагниченности пленочного элемента, и поведение пленки соответствует однодоменной модели. При воздействии же происходит существенное изменение доменной структуры пленки, и вектор намагниченности пленочного элемента не возвращаетс  в исходное состо ние ;после прекращени  действи  //J. В соответствии с этим изменение магнитлого потока ДФ () возрастать с увеличением Я до //к, а при Я, Я скачком спадать до нул , так как импульс Яо, уменьщающий поле вдоль ОТН уже не вызовет обратного поворота вектора намагниченности (показано пунктирной линией на фиг. 3).Studies of a real magnetic film showed that if the film was pre-saturated along the EMA, an effect of a single time along RHN I caused a practically reversible rotation of the magnetization vector of the film element, and the behavior of the film corresponds to the single-domain model. When exposed, there is a significant change in the domain structure of the film, and the magnetization vector of the film element does not return to its original state; after the termination, // J. In accordance with this, the change in the magnetic flux DF () increases with increasing I to // k, and when I, I abruptly drop to zero, since the impulse Yao, decreasing the field along the OTN, will not cause reverse rotation of the magnetization vector (shown by a dashed line Fig. 3).

Полученные экспериментально зависимости с ДФ (Я,) дл  одного из образцов магнитной лленки на цилиндрической подложке при двух значени х 7 равно м 0,5 э 0,2 Ну, и 2, равном 2 э 0,8 Я приведены на фиг. 4. Р1з-за того, что поле анизотропии неодинаково в различных микрообласт х пленочного элемента (имеетс  разброс значений лол  анизотропии лленки), скачкообразного уменьшени  ДФ до нул  не нроисходит, а лри //т, равном эффективному лолю анизотропии пленочного элемента Я, ДФ достигает своего максимума. Величина ДФ уменьшитс  до нул  только при увеличении Я т до значени , равного максимальному значению пол  анизотролии пленочлого элемента. Может быть измерено поле Я.т Як.макс, соответствующее уменьшению ДФ до определенного уровн , например 0,1 ДФмаск Разность значений . макс - Як зависит от амплитудной дислерсии пол  анизотропии пленки и может служить ее характеристикой. Результаты измерени  Я и Як. макс лрактически не завис т от величины Яо при Яо С Сравнительные результаты измерений образцов пленок предложенным способом и наиболее распространенным способом - по летле гистерезиса вдоль ОТН, локазали следующее. Дл  пленок с большой дисперсией величины лол  анизотропии из-за вли ни  локальных областей с низким Як измеренное по предлагаемому способу значение Я образца лленки несколько меньше, чем значение Я, лолученное по петле гистерезиса. Дл  всех измеренных образцов результаты измерений Я этими способами отличаютс  не более чем на lOf/o.Experimentally obtained dependences with DF (I,) for one of the samples of magnetic film on a cylindrical substrate with two values of 7 equal to 0.5 e 0.2 Nu, and 2 equal to 2 e 0.8 I are shown in FIG. 4. P1s due to the fact that the anisotropy field is unequal in different microregions of the film element (there is a spread of lol anisotropy values of the film), an abrupt decrease of the DF to zero does not occur, but lt = m, equal to the effective anolotropy of the film element I, DF reaches its maximum. The magnitude of the DF decreases to zero only with an increase in H t to a value equal to the maximum value of the anisotrol field of the film element. The Y.max.max field can be measured, corresponding to a decrease in the DF to a certain level, for example, 0.1 DFmask Difference of values. max - Yak depends on the amplitude dyslersion of the anisotropy field of the film and can serve as its characteristic. Measurement results I and Yak. max is practically not dependent on the magnitude of Yao at Yao C. The comparative results of measurements of film samples by the proposed method and the most common method — by letting hysteresis along the RHT, have shown the following. For films with a large dispersion, the value of lol anisotropy due to the influence of local regions with low Yak, the I value of the sample of the film measured by the proposed method is slightly less than the I value obtained through the hysteresis loop. For all measured samples, the measurement results of I differ by no more than lOf / o by these methods.

Таким образом при измерении Я по описываемому способу производитс  следующа  последовательность операций.Thus, when measuring Self by the described method, the following sequence of operations is performed.

Пленочный элемент лодвергаетс  воздействию магнитных полей в соответствии с лротрамимой , приведенной на фиг. 1. Имлульс //уст заведомо больше Я, импульс Яц заведомо меньше Як. Поле смещени  Я увеличиваетс  от нул , и наблюдаетс  по осциллографу лроинтегрированный выходной сигнал во врем  переднего фронта Я,). С увеличением Я, выходной сигнал мен ет знак и увеличиваетс . Когда сигнал достигает максимума , измер етс  величина пол  смещени  Я.,, котора  и равн етс  Я пленочного элемента. Значение Н, лри котором сигнал снова уменьшитс  до онределенного уровн , равно Я, макс пленочного элемента.The film element is subjected to magnetic fields in accordance with the lamotraeme shown in FIG. 1. Imllus // mouth is obviously more I, impulse Yats is obviously less than Yak. The offset field I increases from zero, and an integrated output signal is observed on the oscilloscope during the leading edge I,). With increasing I, the output signal changes sign and increases. When the signal reaches its maximum, the magnitude of the displacement field I., which is equal to the Я of the film element, is measured. The value of H, the value of which the signal will again decrease to a certain level, is equal to I, the maximal film element.

Преимущества предлагаемого способа измерени  Я,,The advantages of the proposed method of measuring I,

1.Поле анизотропии Я определ етс  ло величине лол  смещени  Н, создаваемого посто нным током в обмотке-индукторе лол  вдоль ОТН, который измер етс  стрелочным прибором-миллиамперметром. Дл  конкретной используемой обмотки-индуктора шкала прибора градуируетс  в эрстедах или амперах/метр , так что лри измерении Я его значение непосредственно отсчитываетс  ло шкале , и не требуетс  производить математической обработки результатов измерений, сн ти  осциллограмм или построени  графиков. Это позвол ет получить высокую лроизводительность при изменени х Я образцов магнитной пленки.1. The anisotropy field I is determined by the magnitude of the Lol displacement H, created by the direct current in the inductor winding lol along the OTN, which is measured by a pointer-milliammeter meter. For the particular inductor winding used, the scale of the instrument is graduated in oersteds or amperes / meter, so that when measuring I, its value is directly measured on the scale, and there is no need to perform mathematical processing of measurement results, waveforms, or graphing. This makes it possible to obtain high productivity with variations in I of the samples of the magnetic film.

2.Олисываел1ЫЙ способ допускает упрощение аппаратуры дл  измерени  Я. Больша  величина выходного сигнала при действии имлульса Яд с малым фронтом (пор дка 0,1 мксек),ч&ы при действии синусоидальных низкочастотных магнитных полей в установках дл  измерени  Як неимпульсными способами , лозвол ет упростить усилитель-интегратор выходных сигналов. Так как выходной виток и обмотка индуктор-пол  Яо взаимно перпендикул рны, индуктивна  св зь между ними без магнитной пленки отсутствует и отпадает необходимость комленсации ломехи и упрощаетс  настройка установки дл  измерени  Я.2. The polarizing method permits simplification of the apparatus for measuring Больш. A large value of the output signal under the action of an im- pulse Poison with a small front (on the order of 0.1 microseconds), hours, under the action of sinusoidal low-frequency magnetic fields in installations for measuring Yak by non-pulsed methods, simplify the amplifier-integrator output signals. Since the output coil and the Yao inductor-field winding are mutually perpendicular, the inductive coupling between them without a magnetic film is absent and there is no need for lomehy to commence and the setting of the measuring device for measuring I is simplified.

4. Предлагаемый способ .позвол ет измер ть поле анизотропии отдельных участков образца сплошной пленки при использовании локально действующего импульсного пол  Я и оценивать неоднородность свойств пленки в различных точках образца.4. The proposed method makes it possible to measure the anisotropy field of individual sections of a sample of a continuous film using a locally active pulsed field I and to estimate the non-uniformity of film properties at different points of the sample.

П р е д .м е т изобретени PRED. M et inventions

Способ измерени  величины нол  одноосной анизотропии ферромагнитной нленки, основанный на смещении .посто нного магнитного пол  регулируемой величины вдоль оси т желого намагничени , отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности и упрощени  измерительной аппаратуры, пленочный элемент намагничивают до насыщени  имлульсом магнитного лол  вдоль оси легкого намагничени , затем возбуждают импульсным магнитным лолем, направленным вдоль оси т желого на-магничени  встречно регулируемому полю смещени  и при максимальном изменении ма.гнитного потока измер ют поле смещени , равное полю анизотролии лленки.A method for measuring the magnitude of the zero uniaxial anisotropy of a ferromagnetic lamina, based on the displacement of a permanent magnetic field of adjustable magnitude along the axis of the heavy magnetization, characterized in that, in order to improve the accuracy and simplify the measuring equipment, the film element is magnetized to saturating the magnetic lol along the axis of the lungs magnetized, then excited by a pulsed magnetic Lol, directed along the axis of a heavy magnetic field opposite to the controlled displacement field and with a maximum change of The magnetic flux is measured by a displacement field equal to the anisotrol field of the film.

eoh.eoh.

ffTH.ffTH.

НустNust

HTHT

Лф «.Lf ".