С МСМ

Статическая Магнитно-Силовая Микроскопия (С МСМ) [1, 2] является эффективным средством исследований магнитных структур на субмикронном уровне. Получаемы с помощью МСМ изображения являются пространственным распределением некоторого параметра, характеризующего магнитное взаимодействие зонд-образец, например, силу взаимодействия, амплитуду колебаний магнитного зонда и т.д. Магнитный зондовый датчик является стандартным кремниевым (или изготовленным из нитрида кремния) зондовым датчиком, покрытым пленкой из магнитного материала. МСМ измерения позволяют проводить исследования магнитных доменных структур с высоким пространственным разрешением, записи и считывания информации в магнитной среде, процессов перемагничивания и т.д.

При проведении магнитных исследований на субмикронном уровне прежде всего необходимо отделить «магнитные» изображения от изображений рельефа. Для решения этой проблемы магнитные измерения проводятся по двухпроходной методике. На первом проходе определяется рельеф поверхности по Контактному или Прерывисто-контактному ("полуконтактному") методам. На втором проходе каждой линии сканирования (или изображения в целом) кантилевер приподнимается над поверхностью и сканирование осуществляется в соответствии с запомненным рельефом. В результате на втором проходе расстояние между сканируемой поверхностью и закрепленным концом кантилевера поддерживается постоянным. При этом расстояние зонд-поверхность должно быть достаточно большим, чтобы пренебречь силами Ван-дер-Ваальса, так что на втором проходе кантилевер подвергается воздействию только дальнодействующей магнитной силы. В соответствии с этим методом и изображение рельефа и магнитное изображение могут быть получены одновременно.

В С МСМ на втором проходе регистрируется отклонение неколеблющегося кантилевера. Это отклонение обусловлено магнитным взаимодействием зонда с образцом (подобно взаимодействию, регистрируемому в Контактном Методе). Величина магнитной силы, действующей на зонд, может быть определена путем умножения отклонения кантилевера на величину его жесткости. Вследствие малой величины магнитного зонда его можно рассматривать как точечный магнитный диполь. В этом приближении сила F, действующая на кантилевер на втором проходе, может быть представлена в виде:

F = (m grad) H,

где m – эффективный магнитный момент зонда, H – поле рассеяния образца. Это выражение является производной от энергии Зеемана, взятой с обратным знаком.

Ссылки

1. Appl. Phys. Lett. 50, 1455 (1987).
2. J. Appl. Phys. 62, 4293 (1987).