Контрольна робота
ДОМЕННІ СТРУКТУРИ ДЛЯ ТЕСТУВАННЯ В МАГНІТОСІЛОВОЙ мікроскопами
В даний час візуалізація процесу намагнічування є однією з найбільш актуальних проблем, сильно дається взнаки при зменшенні магнітних об'єктів до мікронних і субмікронних розмірів. Серед численних методів візуалізації особливе місце займає магнітосіловая мікроскопія зважаючи на можливість отримання як геометричній, так та магнітної топологій. Для перевірки адекватності зображення в даному випадку використовується порівняння з відомим зображенням, отриманим незалежним методом (наприклад, оптичним або електронним) від спеціального зразка близького за властивостями до досліджуваного - тест-структурі. Одним з найбільш привабливих матеріалів для виготовлення тест-структур є ферит-гранати, що дозволяють отримувати зображення доменної структури, а також динаміки її перебудови на основі ефекту Фарадея. Найвищі значення фарадеевского обертання, а, отже, і здатність найбільш адекватно візуалізувати магнітну доменну структуру зразків, надають матриці на висмутсодержащих ферит-гранатах, в тому числі і на Bi3Fe5O12 зі значеннями фарадеевского обертання до 7,8 Вє/мкм при накладення магнітного поля [1, 2]. Найбільш поширеними методами отримання цих матеріалів у вигляді епітаксійних плівок або фотонних кристалів (Що представляють інтерес через можливість отримання зображення у вузькому діапазоні довжин хвиль і варіювання ширини фотонної забороненої зони при накладення магнітного поля) є жидкофазная епітаксії і лазерна абляція, причому останній метод представляє більший інтерес, оскільки в структурою не має місце освіта перехідного шару плівка-підкладка.
На рис. 1 наведено схематичне зображення тест-структури. Матеріалом для її виготовлення служив висмутсодержащие ферит-гранат (YSmBi) 3 (FeGa) 5O12 у вигляді плівки вихідної товщини 6 мкм, отриманий методом рідиннофазної епітаксії. Вибір був зроблений на користь цього складу з огляду на те, що використання чистого Bi3Fe5O12 призводить до проблем, пов'язаним з отриманням плівок товщиною більше 3 мкм, т.к Bi3Fe5O12 є термодинамічно нестійкою фазою і його плівки схильні до утворення тріщин.
В
Рис. 1. Схематичне зображення тест-структури, розміром 2 Г— 2 мм і розмірністю до 16 Г— 16.
Розмірність матриць становила максимально до 16 Г— 16 пікселів, а розміри самих пікселів матриць - від 20 Г— 20 мкм до 4 Г— 4 мкм. Величина магнітного поля для кожного пікселя варіювалася допомогою пропускання електричного струму по ізольованим шинам. За основу процесу металізації був узятий типовий процес вакуумного резистивного напилення шару хрому до плівки золота. Металізація наносилася на попередньо нагріту до 120 Вє С підкладку. При цьому ширина шин металізації становила 10 мкм, товщина Cr/Au 0,1/0,4 мкм, товщина межслойной ізоляції Ta2O5 0,4 мкм, утонение плівок до 0,4 - 2,5 мкм і анізотропне травлення канавок під металлизацию проводилося методом іонно-променевого розпилення киснем. Міжпіксельна простір витравлювалося до підкладки з галій-гадолиниевой граната іонами аргону крізь вікна стандартної фоторезистивной маски (Cr/Ti). Для забезпечення адгезії шин металізації і поверхні граната використовувалося іонно-променеве активування поверхні низькоенергетичним (≈ 50 еВ) потоком іонів кисню на початковій стадії осадження. Вимірювання адгезії методом відриву розкипілої УЗ золотого дроту діаметром 25 мкм виявило хорошу адгезію для такого типу металізації.
В
Рис. 2. а) Зображення АСМ фрагмента тест-структури і б) зображення того ж фрагмента тест-структури, отриманого методом ЧСЧ.
На рис. 2а і 2б наведено зображення ділянки тест-структури, отримані за допомогою атомносилової мікроскопії та магнітосіловой мікроскопії відповідно. Вимірювання були виконані на установці АСМ Integra з магнітосіловой приставкою Є. Кузнєцовим. Відомо, що однією з основних проблем магнітосіловой мікроскопії є поділ магнітного зображення від топології. Для вирішення цієї проблеми магнітні вимірювання були виконані за допомогою зняття зображення в два етапи проходження зонда по поверхні досліджуваного зразка. На першому етапі знімалося зображення топології поверхні в напівконтактному режимі. На другому - при проходженні зонд піднімався на встановлену висоту для кожної лінії сканування, використовуючи збережені дані з топології, отримані на першому етапі. Проте, в цьому випадку має місце ще одна проблема, а саме Ван-дер-ваальсово сили. p> Щоб принебречь їх внеском, взаємодія між зондом і поверхнею зразка повинно бути набагато більше їх. Тому при другому проходженні зонда, сили Ван-дер-Ваальса, що діють на коротких відстанях, зникали за рахунок підняття зонда над поверхнею і при такому його розташуванні на нього діяли тільки сили магнітного характеру. В результаті виходила магнітна доменна структура вже з урахуванням топології поверхні і зображе...
