Контроль магнитооптических параметров

Разламывание пластин на кристаллы

Разламывание пластин на кристаллы после скрайбирования осуществляется механически, приложив к ней изгибающий момент. Отсутствие дефектов кристаллов зависит от приложенного усилия, которое зависит от соотношения габаритных размеров и толщины кристаллов.

Наиболее простым способом является разламывание пластин на кристаллы валиком (рисунок 4.12). Для этого пластину 3 помещают рабочей поверхностью (рисками) вниз на мягкою гибкою (из резины) опору 4 и с небольшим давлением прокатывают ее последовательно в двух взаимно перпендикулярных направлениях стальным или резиновым валиком 1 диаметром 10 ¸30 мм. Гибкая опора деформируется, пластина изгибается в месте нанесения рисок и ломается по ним. Таким образом, разламывание происходит в две стадии – вначале на полоски, затем на отдельные прямоугольные или квадратные кристаллы.

Рис.4.13. Разламывание полупроводниковых пластин на кристаллы валиком: 1 — валик; 2 — защитная пленка; 3 — кристалл; 4 — опора.

Валик должен двигаться параллельно направлению скрайбирования, иначе ломка будет происходить не по рискам. Брак может проявиться также в том случае, если полоски или отдельные кристаллы смещаются относительно друг друга в процессе ломки. Поэтому перед ломкой пластины покрывают сверху тонкой эластичной полиэтиленовой пленкой 2, что позволяет сохранить ориентацию кристаллов в процессе ломки и избежать произвольного разламывания и царапания друг друга. Смещения кристаллов можно также избежать, поместив пластину перед разламыванием в герметичный полиэтиленовый пакет и откачав из него воздух.

Процесс разделения пластины на кристаллы:

1. Установить пластину на резиновую опору рисками, нанесенными в процессе скайбирования, вниз.

2. Покрыть пластину тонкой полиэтиленовой пленкой.

3. Прокатить резиновым валиком диаметром 30мм с небольшим давлением.

4. Полученные кристаллы промыть водой.

Измерение толщины феррит-гранатовой пленки

Выращиваемая толщина пленки 4±0,2мкм

От точности измерения толщины пленки в сильной степени зависит точность определения остальных ее параметров. Измерения проводят наиболее распространенным интерференционным методом с использованием двухлучевого спектрофотометра СФ-8. В областях спектра, где интерференционные максимумы и минимумы проявляются наиболее отчетливо, производятся измерение соответствующих им длин волн. Вычисление толщины пленки проводят по формуле:

,

где λ₁, λ₂ – длины волн, соответствующие выбранным интерференционным максимумам (минимумам) на кривой пропускания; N – разность порядков интерференции, соответствующих выбранным интерференционным максимумам (минимумам); n₁, n₂ – показатели преломления пленки на длинах волн λ₁, λ₂. Предполагается перпендикулярное падение света на пленку.

Величина n в основном определяется концентрацией железа и висмута и слабо зависит от концентрации и типа редкоземельных ионов в позициях феррит-граната. Для эпитаксиальных пленок смешанных феррит-гранатов можно ввести эффективный показатель преломления, который с хорошей точностью постоянен и равен 2,4. Это позволяет проводить расчет величины h по упрощенной формуле:

.

Возникающая при этом ошибка в определении h не превышает 3-5 % [7].

Измерение удельного фарадеевского вращения в пленке феррит-граната

Удельное фарадеевское вращение выращиваемого кристалла должно лежать в пределах 0,5-1,5 град/мкм.

Удельное фарадеевское вращение в пленке феррит-граната определяется по формуле , где F – величина полного угла поворота плоскости поляризации излучения, проходящего через однородно намагниченную до насыщения пленку (вектор намагниченности перпендикулярен плоскости падения). Измерение величины F проводится на установке, представленной на рис.13.

Установка включает в себя: осветительный узел (1), выполненный на базе монохроматора ИКС-21; электромеханический модулятор света (2); поляризатор (3); держатель образца (5) с катушкой (4), обеспечивающий необходимую величину магнитного поля (0-500 Э), размещенные на предметном столике микроскопа «Полам Р-312»; анализатор (6), механически связанный с отсчетной лимбовой системой теодолита 2Т-2 (7), которая позволяет фиксировать угол поворота оси пропускания анализатора с точностью порядка ± 2"; ФЭУ (8), регистрирующий амплитуду прошедшего света; измерительный усилитель У2-8 (9), на который подается сигнал, пропорциональный фототоку ФЭУ; осциллограф С1-70 (10), обеспечивающий визуальный контроль амплитуды и формы фотоотклика ФЭУ.

Рис. 4.14. Схема установки для измерения удельного фарадеевского вращения в пленке.

Установка позволяет измерять угол фарадеевского вращения с ошибкой ± 30" в диапазоне длин волн от 0,5 до 1,5 мкм.

Методика измерений заключается в следующем: строятся кривые зависимости фототока ФЭУ от угла поворота оси пропускания поляризатора относительно оси пропускания анализатора для двух случаев: 1) пленка намагничена в направлении распространения излучения; 2) пленка намагничена в направлении, противоположном направлению распространения излучения. Разница между координатами ближайших положений оси анализатора, соответствующих одинаковым величинам сигналов на выходе ФЭУ равна удвоенному значению фарадеевского угла вращения. Для повышения точности измерений по методу нулевого сигнала в схему вводится синхродетектор (12), на выходы которого подается сигнал с выхода блока синхронизации (11) и выхода усилителя У2-8 (10). Работа синхродетектора становится более стабильной при замене электромеханического модулятора электрооптическим (МЛ-3) с блоком питания и модуляции (13) [1, 7].

Измерение показателя поглощения феррит-гранатовой пленки

Оптическое поглощение должно быть 200±10см^-1.

Спектральные кривые оптического пропускания пленки, полученные на спектрофотометре СФ-8 позволяют также определить величины показателя ее поглощения. Вычисления проводятся по формуле:

, , ,

где Т₁ – пропускание пленки на длине волны λ₁ в диапазоне, где практически отсутствует поглощение в пленке; Т_λ – пропускание пленкина длине λ, при которой определяется показатель поглощения; R_λ,1 – коэффициенты отражения от границы магнитной пленки соответственно на длинах волн λ и λ₁. При известной величине показателя преломления, R_λ,1 можно рассчитать по формулам Френеля.

Во многих случаях с погрешностью порядка 5% определение α можно проводить по упрощенной формуле: [1, 7].

Дата добавления: 2017-01-14