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Kalibrierung eines magnetooptischen Streufeldmessgerätes zur Charakterisierung magnetischer Mikrostrukturen

03.12.2019

Im Rahmen eines Kooperationsprojektes der PTB mit der Firma Matesy GmbH (Jena, D) wurde ein auf dem magnetooptischen Faraday-Effekt beruhendes System zur ortsaufgelösten Streufeldmessung rückgeführt kalibriert. Zudem wurden Simulationsalgorithmen entwickelt, die neben der schnellen Messung makroskopischer magnetischer Proben erstmals auch eine rückgeführte Charakterisierung mikroskaliger Strukturen ermöglichen.

 

 

 

Streufeldmessgeräte mit magnetooptischen Indikatorfilmen (MOIF) ermöglichen die einfache und schnelle Charakterisierung der Streufeldverteilung magnetischer Proben. Aktuell werden diese Geräte in homogenen, senkrecht zum Sensorfilm ausgerichteten Magnetfeldern kalibriert. Für magnetische Strukturen im Millimeterbereich liefert dieses Vorgehen quantitativ gute Ergebnisse. Der steigende Bedarf an Charakterisierungsmöglichkeiten für magnetische Proben mit Strukturen im Mikrometerbereich erfordert allerdings eine Erweiterung des Kalibrierverfahrens: Zum einen nimmt das Streufeld mikroskaliger Proben mit wachsendem Abstand zur Probenoberfläche sehr schnell ab. Daher muss die Mittelung des Streufeldes über die MOIF-Dicke berücksichtigt werden. Zum anderen beeinflussen die Streufeldkomponenten parallel zur Ebene des MOIF das Messergebnis, sodass die Kalibrierung mit senkrecht zum MOIF ausgerichteten Feldern zur Streufeldanalyse nicht mehr ausreicht.

Um diese Probleme zu lösen wurde in der PTB nun ein Simulationsalgorithmus entwickelt, der den Einfluss parallel zur MOIF Ebene verlaufender Streufeldkomponenten sowie die Geometrie und magnetischen Eigenschaften des MOIF-Films berücksichtigt. Dies ermöglicht zukünftig die rückgeführte und schnelle Charakterisierung mikroskaliger magnetischer Proben in Forschung und Industrie.

 

 

Graphische Darstellung des Resultats einer rückgeführte Streufeldmessung

Bild 1: Graphische Darstellung des Resultats einer rückgeführte Streufeldmessung an einem magnetischen Maßstab mit 250 µm breiten, senkrecht magnetisierten Polen unter Verwendung der magnetooptischen Indikatorfilm-Technik. Die x- und y-Achsen geben die Sensorposition über dem Prüfling wieder, die Farbcodierung des Streifenmusters zeigt die gemessene Magnetfeldverteilung.

 

 

 

 

Ansprechpartner:
Manuela Gerken
Fachbereich Halbleiterphysik und Magnetismus
Dr. Sibylle Sievers
Fachbereich Halbleiterphysik und Magnetismus