[发明专利]用于测量磁场强度的设备

说明书

本揭露提供一种用于测量磁场强度的设备。所述设备包括：载台，上面放置有待测量样本；悬臂，具有尖端；光学系统，具有光源及光接收器；以及微波功率源。所述尖端是具有氮空位缺陷的金刚石尖端。所述光学系统被配置成使得来自所述光源的激发光聚焦在所述金刚石尖端处。所述悬臂被配置为同轴微波天线，来自所述微波功率源的微波经由所述同轴微波天线被供应到所述金刚石尖端。

技术领域

本揭露的实施例涉及一种用于测量磁场强度的设备，且更具体来说涉及一种用于对具有微米尺度结构或纳米尺度结构的磁性元件(例如磁性随机存取存储器(magneticrandom access memory，MRAM))的磁场强度进行测量的方法及设备。

背景技术

利用磁性隧道结(magnetic tunnel junction，MTJ)的磁性随机存取存储器(MRAM)是用于包括存储器在内的互补金属氧化物半导体(Complementary Metal OxideSemiconductor，CMOS)集成电路(integrated circuit，IC)的下一批颠覆性技术之一。磁性随机存取存储器的优点通常是低操作功率消耗、快速读写速度、非易失性质、及辐射抗扰性。在制造磁性随机存取存储器装置时，测量磁性单元及/或膜的磁场强度以及磁场强度的空间分布是重要的。

发明内容

本揭露的实施例公开一种用于测量磁场强度的设备，其特征在于，包括：载台，上面放置有待测量样本；悬臂，具有尖端；光学系统，具有光源及光接收器；以及微波功率源，其中：所述尖端是具有氮空位缺陷的金刚石尖端，所述光学系统被配置成使得来自所述光源的激发光聚焦在所述金刚石尖端处，且所述悬臂被配置为同轴微波天线，来自所述微波功率源的微波经由所述同轴微波天线被供应到所述金刚石尖端。

本揭露的实施例公开一种对磁性材料薄膜的磁场强度进行测量的方法，其特征在于，所述方法包括：将磁性材料样本放置在载台上；将具有尖端的悬臂放置在所述磁性材料样本之上，使得所述尖端与所述磁性材料样本之间具有间隔；在向所述尖端供应微波的同时，将激发光施加到所述尖端；检测从所述尖端发射的荧光；基于所检测到的所述荧光及所述微波的频率而获得所述磁性材料薄膜的所述磁场强度，其中：所述尖端是具有单个氮空位缺陷的金刚石尖端，且所述悬臂被配置为同轴微波天线，且所述微波是经由所述同轴微波天线从微波功率源供应到所述金刚石尖端。

本揭露的实施例公开一种供用于原子力显微镜测量及光学检测磁共振测量的设备使用的悬臂，其特征在于，所述悬臂包括：悬臂本体；尖端；传导导线，嵌入所述悬臂本体中；以及传导盖，设置在所述悬臂本体的外表面上。

附图说明

结合附图阅读以下详细说明，会最佳地理解本揭露的各方面。应注意，根据业内标准惯例，各种特征并非按比例绘制。事实上，为使论述清晰起见，可任意增大或减小各种特征的尺寸。

图1示出根据本揭露实施例的磁场强度测量设备的示意图。

图2示出图1所示悬臂及微波设备的详细视图。

图3A及图3B示出光学检测磁共振(optically detected magnetic resonance，ODMR)的原理。

图4A是根据本揭露实施例的磁性隧道结(MTJ)磁性随机存取存储器单元的示意图。图4B是根据本揭露实施例的磁性隧道结膜堆叠的示意性剖视图。

图5A、图5B及图5C示出根据本揭露实施例的磁性隧道结膜堆叠的磁性层的示意性剖视图。

附图标号说明

10：载台/样本载台

20：样本/磁性样本

30：激发光源

40：二向色镜(分束器)

50：物镜