Контрольная работа
ДОМЕННЫЕ СТРУКТУРЫ ДЛЯ ТЕСТИРОВАНИЯ В МАГНИТОСИЛОВОЙ МИКРОСКОПИИ
В настоящее время визуализация процесса намагничивания является одной из наиболее актуальных проблем, сильно проявляющейся при уменьшении магнитных объектов до микронных и субмикронных размеров. Среди многочисленных методов визуализации особое место занимает магнитосиловая микроскопия ввиду возможности получения как геометрической, так и магнитной топологий. Для проверки адекватности изображения в данном случае используется сравнение с известным изображением, полученным независимым методом (например, оптическим или электронным) от специального образца близкого по свойствам к исследуемому – тест-структуре. Одним из наиболее привлекательных материалов для изготовления тест-структур являются феррит-гранаты, позволяющие получать изображения доменной структуры, а также динамики ее перестройки на основе эффекта Фарадея. Самые высокие значения фарадеевского вращения, а, следовательно, и способность наиболее адекватно визуализировать магнитную доменную структуру образцов, предоставляют матрицы на висмутсодержащих феррит-гранатах, в том числе и на Bi3Fe5O12 со значениями фарадеевского вращения до 7,8 º/мкм при наложении магнитного поля [1, 2]. Наиболее распространенными методами получения этих материалов в виде эпитаксиальных пленок или фотонных кристаллов (представляющих интерес из-за возможности получения изображения в узком диапазоне длин волн и варьирования ширины фотонной запрещенной зоны при наложении магнитного поля) являются жидкофазная эпитаксия и лазерная абляция, причем последний метод представляет больший интерес, поскольку в структуре не имеет место образование переходного слоя пленка-подложка.
На рис. 1 приведено схематическое изображение тест-структуры. Материалом для ее изготовления служил висмутсодержащий феррит-гранат (YSmBi)3(FeGa)5O12 в виде пленки исходной толщины 6 мкм, полученный методом жидкофазной эпитаксии. Выбор был сделан в пользу этого состава ввиду того, что использование чистого Bi3Fe5O12 приводит к проблемам, связанным с получением пленок толщиной более 3 мкм, т.к Bi3Fe5O12 является термодинамически неустойчивой фазой и его пленки склонны к образованию трещин.
Рис. 1. Схематическое изображение тест-структуры, размером 2×2 мм и размерностью до 16×16.
Размерность матриц составляла максимально до 16×16 пикселей, а размеры самих пикселей матриц - от 20×20 мкм до 4×4 мкм. Величина магнитного поля для каждого пикселя варьировалась посредством пропускания электрического тока по изолированным шинам. За основу процесса металлизации был взят типовой процесс вакуумного резистивного напыления слоя хрома к пленке золота. Металлизация наносилась на предварительно нагретую до 120 ºС подложку. При этом ширина шин металлизации составляла 10 мкм, толщина Cr/Au 0,1/0,4 мкм, толщина межслойной изоляции Ta2O5 0,4 мкм, утонение пленок до 0,4 – 2,5 мкм и анизотропное травление канавок под металлизацию проводилось методом ионно-лучевого распыления кислородом. Межпиксельное пространство вытравливалось до подложки из галлий-гадолиниевого граната ионами аргона сквозь окна стандартной фоторезистивной маски (Cr/Ti). Для обеспечения адгезии шин металлизации и поверхности граната использовалось ионно-лучевое активирование поверхности низкоэнергетическим (≈ 50 эВ) потоком ионов кислорода на начальной стадии осаждения. ............
