WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

Ltip = 500 nm; dtip, nm: a — 20, b — 40, c — 60; tip = 20 ( ), 40 (•), 60 ( ).

а вкладом от остальной части пренебречь, что существенно сказывается на скорости расчетов. Проведенное исследование зависимости величины MFM-контраста от величины Ltip при постоянной высоте иглы Dz = 100 nm и величиной удельной намагниченности магнитного маЗначения эффективного размера дискретизации магнитного слоя MFM-иглы eff при различной толщине ее магнитного Рис. 2. Компьютерное моделирование MFM-изображения tip точечного магнитного диполя иглой, аппроксимированной усе- покрытия ченным немагнитным конусом с магнитным покрытием. Игла намагничена однородно по оси, перпендикулярной плоскоdtip, nm eff, nm tip сти образца, а магнитный момент точечного диполя напра20 5-влен параллельно поверхности образца. a — типичное MFM30 6-изображение точечного магнитного диполя, b — алгоритм 40 8-определения величины MFM-контраста и разрешения по про50 11-филю смоделированного MFM-изображения вдоль направле60 17-ния магнитного момента точечного диполя.

Журнал технической физики, 2001, том 71, вып. Компьютерное моделирование магнитно-силовой микроскопии изображений... Рис. 4. Результаты компьютерного анализа зависимости величины MFM-контраста на изображении точечного магнитного диполя от длины учитываемой немагнитной части модельного усеченного конуса. На каждом графике приведены полученные зависимости для разных углов схождения конуса. dtip, nm: a — 20, b — 40, c — 60; значения tip те же, что и на рис. 3;

Dz = 100 nm.

териала иглы Mtip = 1710 Gs/cm3 показало, что величина MFM-контраста сильно растет с увеличением Ltip при малых значениях Ltip и практически перестает изменяться после некоего значения Ltip = Leff (рис. 4). Результаты tip компьютерного моделирования при разных dtip и tip показали, что значение Leff практически не зависит от tip толщины магнитного слоя dtip и имеет слабую зависимость от угла сходимости конуса tip; от Leff 200 nm = tip при tip = 20 до Leff 150 nm при tip = 60.

= tip Определение оптимальных параметров MFM-зонда Рис. 5. Результаты компьютерного анализа зависимости величины MFM-контраста (a, c) и разрешения (b, d) на изобраСвойства MFM-зонда во многом определяют качество жении точечного магнитного диполя от угла схождения мополучаемых MFM-изображений, а значит, и возможнодельного конуса (a, b) и толщины магнитного покрытия (c, d).

сти самого метода. Каковы должны быть его параме- tip = 5nm; Dz = 100 nm; Ltip = 500 nm; a, b — dup = 20 (, ), 40 (•, ), 60 (, ), 80 nm (, ); c, d — тры для достижения оптимального соотношения между up (, ), 40 (•, ), 60 ( ).

величиной MFM-контраста и разрешением, т. е. чтобы Журнал технической физики, 2001, том 71, вып. 90 Д.В. Овчинников, А.А. Бухараев изображения. Предварительные результаты по сравнению компьютерных MFM-изображений, полученных вышеописанным методом, и экспериментальных MFMизображений от ферромагнитных наночастиц и планарных структур микронного размера показали, что корректный учет формы магнитного зонда и его траектории с учетом эффекта свертки игла–поверхность позволяют успешно интерпретировать экспериментальные результаты, получаемые с помощью MFM. Исследования в этом направлении продолжаются, и им будет посвящена отдельная публикация.

Рис. 6. Результаты компьютерного исследования зависимости Заключение величины MFM-контраста и разрешения на изображении точечного магнитного диполя от радиуса усеченной немагнитной В рамках данной работы описан алгоритм компьютерчасти модельного конуса в области оптимальных значений optim optim ного моделирования MFM-изображений, основанный на up = 40, dup = 60 nm и при tip = 5nm, Dz = 100 nm, Ltip = 500 nm. формализме Брауна, учитывающий форму и магнитные свойства MFM-иглы и исследуемого образца.

Проведен анализ работоспособности разработанного метода компьютерного анализа на примере моделирои величина MFM-контраста была достаточно высокой вания MFM-изображения точечного магнитного диполя и разрешающая способность удовлетворительной в случае, когда MFM-игла аппроксимируется немагнитБыли проведены исследования по определению оптиным усеченным конусом с тонким однородно намагмальных геометрических параметров MFM-зонда, предниченным магнитным покрытием. Получены параметры ставляющего собой немагнитную основу с нанесенной работы алгоритма, определяющие устойчивость и корна нее тонкой магнитной пленкой, в предположении, что ректность предложенного численного метода.

магнитная структура иглы однородна и не зависит от На основании компьютерного моделирования MFMее геометрии. Игла аппроксимировалась, как и раньше, изображений точечного магнитного диполя проведен немагнитным усеченным конусом с магнитным покрыанализ влияния геометрии MFM-иглы на чуствтительтием (рис. 1). B качестве исследуемых параметров ность и разрешающую способность микроскопа. Получебыли выбраны такие, которые могут контролироваться ны оптимальные геометрические параметры MFM-иглы.

и меняться изготовителями MFM-кантилеверов: dtip — Работа выполнена при поддержке РФФИ (грант № 99толщина магнитного покрытия, tip —угол схождения 02-17462) и программы ”Физика твердотельных наноконуса и rtip — радиус закругления немагнитной основы.

структур” (грант № 99-1137).

Были смоделированы MFM-изображения от точечного диполя для разных значений dtip и tip при прочих фиксированных параметрах модельной формы MFMСписок литературы зонда, постоянной высоте иглы Dz = 100 nm и величине удельной намагниченности магнитного материала иглы [1] Крайдер М.Х. // В мире науки. 1987. № 12. C. 47–56.

Mtip = 1710 Gs/cm3 (для железа). На основании полу- [2] Chou S.Y., Krauss P.R., Kong L. // J. Appl. Phys. 1996.

ченных изображений получены зависимости величины Vol. 79. N 8. P. 6101–6106.

[3] Wiesendanger R., Gntherodt H.-J. (Eds). Scanning MFM-контраста и разрешения от dtip и tip (рис. 5).

Tunneling Microscopy II. Berlin: Springer Verlag, 1992.

Пользуясь вышеприведенной формулировкой, на основа308 p.

нии полученных графиков были определены параметры [4] Бухараев А.А., Овчинников Д.В., Бухараева А.А. // Зав.

области оптимальных значений для dtip и tip, a именно лаб. 1997. № 5. C. 10–27.

optim optim dtip 60-80 nm и tip 30-50.

= = [5] Бухараев А.А., Бердунов Н.В., Овчинников Д.В. и др. // Были проведены аналогичные исследования по опреМикроэлектроника. 1997. Т. 26. № 3. C. 163–175.

делению оптимальных значений радиуса закругления не- [6] Markiewicz P., Cohen S.R., Efimov A. et al. // Probe магнитной основы MFM-зонда rtip (рис. 6) при оптималь- Microscopy. 1999. Vol. 1. P. 355–364.

optim optim [7] Porthun S., Abelmann L., Lodder C. // J. Magn. Magn. Mat.

ных значениях dtip и tip. По результатам компью1998. Vol. 182. P. 238–273.

терного моделирования найденный оптимальный радиус [8] Grtter P., Rugar D., Mamin H.J. et al. // J. Appl. Phys.

закругления немагнитной основы MFM-зонда оказался 1991. Vol. 69. N 8. P. 5883–5888.

optim rtip 30 nm.

[9] Tomlinson S.L., Hoon S.R., Farley A.N. et al. // IEEE Trans.

Полученные результаты демонстрируют эффективMagn. 1995. Vol. 31. N 6. P. 3352–3354.

ность предложенного метода компьютерного моделиро- [10] Rice P., Russek S.E. // J. Appl. Phys. 1999. Vol. 85. N. 8.

вания для анализа особенностей формирования MFM- P. 5163–5165.

Журнал технической физики, 2001, том 71, вып. Компьютерное моделирование магнитно-силовой микроскопии изображений... [11] Zhu J.-G., Lin X., Shi R.C. // J. Appl. Phys. 1998. Vol. 83.

N 11. P. 6223–6225.

[12] Hartmann U. // Phys. Stat. Sol. (a). 1985. Vol. 115. P. 285–291.

[13] Hug H.J., Stiefel B., Moser A. et al. // J. Appl. Phys. 1996.

Vol. 79. N 8. P. 5609–5614.

[14] Schnenberg C., Alvarado S.F. // Z. Phys. B. 1990. Vol. 80.

P. 373–383.

[15] Wadas A., Grtter P. // Phys. Rev. B. 1989. Vol. 39. N 16.

P. 12 013–12 017.

[16] Vellekoop S.J.L., Abelmann L., Porthun S. et al. // J. Magn.

Magn. Mat. 1999. Vol. 193. P. 474–478.

[17] Mller-Pfeifer S., Schneider M., Zinn W. // Phys. Rev. B.

1994. Vol. 49. N 22. P. 15 745–15 752.

[18] Wright C.D., Hill E.W. // Appl. Phys. Lett. 1995. Vol. 67. N 2.

P. 433–435.

[19] Hartmann U. // Phys. Lett. A. 1989. Vol. 137. N 9. P. 475–478.

[20] Saito H., Chen J., Ishio S. // J. Magn. Magn. Mat. 1999.

Vol. 191. P. 133–161.

[21] Klimchitskaya G.L., Prioli R., Zanette S.I. // Surf. Rev. Lett.

1999. Vol. 6. N 1. P. 115–125.

[22] Tomlinson S.L., Farley A.N. // J. Appl. Phys. 1997. Vol. 81.

N. 8. P. 5029–5031.

[23] Oti J.O. // IEEE Trans. Magn. 1993. Vol. 29. N 6. P. 2359– 2364.

[24] Aharoni A., Jakubovics J.P. // J. Appl. Phys. 1993. Vol. 73.

N 10. P. 6498–6500.

[25] Babcock K., Elings V., Dugas M et al. // IEEE Trans. Magn.

1994. Vol. 30. N 6. P. 4503–4505.

[26] Бухараев В.А., Овчинников Д.В., Нургазизов Н.И. и др. // ФТТ. 1998. Т. 40. Вып. 7. С. 1277–1283.

Журнал технической физики, 2001, том 71, вып.

Pages:     | 1 ||



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.