Article deals with a sensitivity analysis of fitting procedure: theoretical model of reflectance is fitted to an ''ideal'' data by applying Levenberg - Marquardt algorithm in order to determine optical properties, their accuracy and reliability factor used to quantify a convergence successfulness of the reflectance model at given set of starting parameters vector. and V článku je popsána základní myšlenka citlivostní analýzy fitovací procedury běžně používané při vyhodnocování optických parametrů tenkých vrstev. Hledání minimální hodnoty sumy čtverců odchylek teoretické závislosti a závislosti získané experimentálně je často negativně ovlivněno výběrem startovacího vektoru optických parametrů. Proto je v příspěvku zaveden a diskutován tzv. faktor spolehlivosti, který vypovídá o pravděpodobnosti nalezení věrohodného výsledku fitováním. Počáteční vektor startovacích parametrů je vybírán z určitého okolí ideálního (známého) řešení a sleduje se, zda bylo po fitovací proceduře dosaženo shody (True), či nikoliv (False) s tímto řešením. Faktor spolehlivosti je pak zaveden jako poměr počtu úspěšných (True) ku celkovému (True+False) počtu výpočtů. Ukazuje se, že existují takové kombinace optických parametrů zkoumaných vrstev, že lze ke shodě s ideálním řešením dojít téměř vždy, nezávisle na volbě startovacího vektoru parametrů (např. situace pro tloušťku SiO2 vrstvy na Si dSiO2 = 130 nm). Na druhé straně je možné identifikovat i tloušťky, pro které je vyhledání minima odchylek na tomto počátečním parametru silně závislé (např. dSiO2 = 485 nm). Pro srovnání je rovněž uveden faktor spolehlivosti pro vyhodnocování vrstvy TiO2 na Si. Výsledky, prezentované v tomto příspěvku, byly určovány pomocí vlastního programu reliabiliTy.exe, který se ukázal jako vhodný nástroj k provádění předběžné analýzy citlivosti fitovací metody na volbu startovacích parametrů vrstev.
Article deals with a sensitivity analysis of fitting procedure: theoretical model of reflectance is fitted to an „ideal“ data by applying Levenberg - Marquardt algorithm in order to determine optical properties, their accuracy and reliability factor used to quantify a convergence successfulness of the reflectance model at given set of starting parameters vector. and V článku je popsána základní myšlenka citlivostní analýzy fitovací procedury běžně používané při vyhodnocování optických parametrů tenkých vrstev. Hledání minimální hodnoty sumy čtverců odchylek teoretické závislosti a závislosti získané experimentálně je často negativně ovlivněno výběrem startovacího vektoru optických parametrů. Proto je v příspěvku zaveden a diskutován tzv. faktor spolehlivosti, který vypovídá o pravděpodobnosti nalezení věrohodného výsledku fitováním. Počáteční vektor startovacích parametrů je vybírán z určitého okolí ideálního (známého) řešení a sleduje se, zda bylo po fitovací proceduře dosaženo shody (True), či nikoliv (False) s tímto řešením. Faktor spolehlivosti je pak zaveden jako poměr počtu úspěšných (True) ku celkovému (True+False) počtu výpočtů. Ukazuje se, že existují takové kombinace optických parametrů zkoumaných vrstev, že lze ke shodě s ideálním řešením dojít téměř vždy, nezávisle na volbě startovacího vektoru parametrů (např. situace pro tloušťku SiO2 vrstvy na Si dSiO2 = 130 nm). Na druhé straně je možné identifikovat i tloušťky, pro které je vyhledání minima odchylek na tomto počátečním parametru silně závislé (např. dSiO2 = 485 nm). Pro srovnání je rovněž uveden faktor spolehlivosti pro vyhodnocování vrstvy TiO2 na Si. Výsledky, prezentované v tomto příspěvku, byly určovány pomocí vlastního programu reliabiliTy.exe, který se ukázal jako vhodný nástroj k provádění předběžné analýzy citlivosti fitovací metody na volbu startovacích parametrů vrstev.
One of the main goals in e-beam lithography is to increase exposure speed to achieve higher throughput. There are basically two types of electron-beam writers, shaped beam lithography systems and Gaussian beam lithography systems. The exposure time of both
e-beam writers consist in essence of beam-on time, deflection system stabilization time and stage movement time. Exposure time testing was carried out on two types of patterns. There were completely filled in areas, binary period gratings (ratio 1:1 between exposed and unexposed areas), and multileveled structures (computer generated holograms). Exposures data was prepared according to standard technology (PMMA resist, exposure dose, non-alcoholic based developer) for both systems. The result of experiment shows that variable shaped beam system has advantage in multileveled structures while the Gaussian beam system is more suitable for gratings type of pattern. It was proved that combination of both systems has its use to increase exposures throughput. and Jedním z hlavních témat vývoje v oblasti elektronové litografie je zvýšení expoziční rychlosti, tedy zvýšení výkonnosti, resp. propustnosti. Existují dva základní typy elektronových litografů, elektronové litografy pracující s obdélníkovým svazkem proměnné velikosti a elektronové litografy pracující s gaussovským svazkem kruhového průřezu. Expoziční doba obou typů litografických systémů se v podstatě skládá z doby otevření svazku, z doby stabilizace vychylovacího systému a z doby pojezdu stolu s exponovaným substrátem. Měření expoziční doby, resp. doby expozice, bylo prováděno na dvou typech exponovaných struktur: binárních mřížkách (s poměrem mezi exponovanou a neexponovanou oblastí 1:1) a víceúrovňových strukturách (počítačem generovaných hologramech). Expoziční data byla připravena tak, aby bylo možné zpracovat exponované substráty z obou typů litografů stejným technologickým postupem (PMMA resist, vyvolávací doba, bezalkoholová vývojka). Na základě výsledků experimentů můžeme říci, že litografický systém s obdélníkovým svazkem proměnné velikosti je výhodnější použít pro expozice víceúrovňových struktur, zatímco systém s gaussovským svazkem je vhodnější pro struktury typu mřížek. Bylo prokázáno, že zkombinování obou typů litografických systémů na jedné expozici může vést ke zvýšení expoziční rychlosti, a tedy propustnosti.
Víry jsou fyzikální fenomén vyskytující se v mnoha podobách a velikostech, od galaxií, tornád, vodních vírů až po víry nanometrových rozměrů, které můžeme nalézt například v supravodivých materiálech nebo nanomagnetech., Vortices are a physical phenomenon which are found with many varieties across a large range of sizes, from galaxies to whirlpools and further down to nanoscale vortices which can be found in superconducting materials and nanomagnets.Magnetic vortex structures form in thin-disk shaped ferromag-netic elements where the magnetic moments try to follow the disk shape's boundary. They are characterized by the sense of in-plane magnetization circulation and by the polarity of the vortex core. With each having two possible states, there are four possible stable magnetization configurations. Controlling these states on a sub-nanosecond timescale is currently a hot topic both for fundamental and applied reasons., Michal Urbánek, Jiří Spousta., and Obsahuje seznam literatury
In the contribution the results on the combination of ion sputtering and scattering processes for achieving enhanced complementary information on the analyzed multilayer are reported. Physical background of ion-solid interactions is discussed. Specifically, the combination of SIMS and TOF-LEIS techniques will be introduced. and V tomto článku je diskutována problematika interakce iontů s pevnou látkou. Podrobněji je diskutována možnost využití mechanických vlastností iontů k analýze 2D nanostruktur (vrstev s tloušťkou v jednotkách nanometrů) pomocí metod SIMS a TOF-LEIS.
A new apparatus for measuring magnetic properties of thin films has been built at the Institute of Physical Engineering (IPE) of BUT recently. In this paper we show a method for measuring magnetic properties by the longitudinal magneto-optical Kerr effect (MOKE). This method is based on polarization rotation of a light beam with rectilinear polarization reflected from a magnetic material. This so called Kerr rotation is proportional to the magnetization of the sample. For investigation of local magnetic properties of microstructures a microobjective focusing the beam on the sample is used. The sensitive area is limited by the spot diameter of cca 7 microns. The set-up was tested on magnetic thin films prepared at the IPE. and V uplynulých několika letech byla na ÚFI FSI VUT v Brně zkonstruována sestava pro měření magnetických vlastností tenkých vrstev. V článku prezentovaná metoda měření je založena na longitudinálním magnetooptickém Kerrově jevu, kdy při odrazu lineárně polarizovaného světla na magnetické látce dochází ke stočení jeho roviny polarizace. Měřená velikost Kerrovy rotace v proměnném vnějším magnetickém poli, která je v tomto případě úměrná magnetizaci materiálu, udává základní magnetické vlastnosti vrstvy. V poslední době byla sestava rozšířena o možnost určování lokálních magnetických vlastností tenkých vrstev na ploše vzorku o průměru cca 7 μm a testována na tenkých vrstvách deponovaných v místní laboratoři.
The paper describes the results achieved by electron beam lithography when using an electron beam writer BS 600. The impacts of interference that are common in industrial areas are discussed. Electromagnetic field in the critical place i.e. along an electron beam axis is considered to be the predominant source of disturbances. An installation of a magnetic field cancelling system is described. The best resolution achievable in both cases (the magnetic field cancelling system being on or off) are presented. It is supposed that the results and experience described herein would be helpful when new laboratories and operations for nanotechnologies will be designed and built. and Příspěvek se zabývá výsledky dosaženými při litografických operacích s využitím elektronového litografu BS 600. Článek diskutuje zejména vliv rušení v běžném průmyslovém prostředí na parametry dosažitelné při tomto způsobu litografie. Za převažující rušivý projev je považováno proměnlivé elektromagnetické pole v kritické oblasti, tedy podél osy elektronového svazku zapisovacího zařízení. Prezentovány jsou mezní parametry realizovaných struktur ve dvou případech, jednak při dosavadním běžném uspořádání a jednak při využití systému pro aktivní kompenzaci magnetického pole. Autoři se domnívají, že zkušenosti a výsledky popsané v tomto příspěvku mohou významným způsobem pomoci při budování vědeckých i průmyslových laboratoří či provozů se zaměřením na litografii, mikroskopii i technologie obecně, a to při práci s objekty o rozměrech pod 100 nanometrů.
The article reports on the development of a high-resolution scanning Kerr magnetometer which fully exploits the vectorial nature of the magneto-optical Kerr effect. The response of a magnetic micro and nanostructures to the external stimuli is often accompanied with non-trivial magnetizing processes. Correct interpretation of the data obtained from the magneto-optical measurement is often hard to carry out. The magneto-optical signal is generally given by all the components of magnetization vector, thus the task to separate individual components of the magnetization vector is not trivial. Our scanning Kerr magnetometer uses a light beam that has been deterministically deviated from the microscope objective symmetry axis. Using a high-numerical aperture microscope objective we can precisely control the light propagation vector k (hence control the probed components of magnetization), therefore both in-plane (via the longitudinal Kerr effect), and out-of-plane (via the polar Kerr effect) components of the magnetization vector may be detected. These components are then separated by exploiting the symmetries of the polar and longitudinal Kerr effects. From four consecutive measurements we are able to directly obtain the three orthogonal components of the magnetization vector with a resolution < 600 nm. Performance of the apparatus is demonstrated by a characterization of a domain walls in an yttrium-iron-garnet (YIG) film and on a study of magnetization reversal in magnetic disk. and Článek popisuje vývoj skenovacího Kerrova magnetometru s vysokým prostorovým rozlišením. Představené zařízení beze zbytku využívá možností Kerrova jevu pro vektorovou magnetometrii. Odezva magnetických mikro a nanostruktur na vnější podnět je často provázena netriviálními magnetizačními procesy. K pochopení a správné interpretaci experimentálních dat je nutné a zároveň poměrně obtížné získat úplnou informaci o vektoru magnetizace, neboť měřený signál je často kombinací signálů od všech komponent vektoru magnetizace. Námi vyvinutý skenovací Kerrův magnetometr využívá přesně determinovaného mimoosového šíření svazku v mikroskopovém objektivu s vysokou numerickou aperturou k vytvoření téměř libovolného propagačního vektoru světla k (určujícího detekovanou magnetizaci) k měření obou komponent magnetizace ležících v rovině vzorku (s využitím takzvaného longitudinálního Kerrova jevu) a taktéž k měření komponenty magnetizace se směrem kolmým na rovinu vzorku (pomocí polárního Kerrova jevu). Jednotlivé komponenty jsou z naměřených dat získány za pomocí symetrií polárního a longitudinálního Kerrova jevu, jež jsou implicitně dány geometrií experimentu. Pomocí čtyřkrokové procedury jsme schopni určit všechny složky vektoru magnetizace s rozlišením < 600 nm. Zařízení bylo využito k charakterizaci doménové stěny v YIG vzorku a dále při studiu přepínání magnetizace v magnetických discích.
A new optical apparatus for in situ monitoring of optical constants of growing (etched) thin films - substrate systems over the large surface area of the sample (ranging from 1 to 2 cm2) was designed, constructed and tested in our group. Namely, the two following devices have been designed: Firstly, InSitu-AreaSampler together with control software has been developed for analysis of an areal homogeneity of thin-film growth during its deposition (or etching). The method is based on the measurement of reflectivity of the sample at selected wavelengths of an incident light. Areal detection is assured (performed) by imaging of the surface of thin film by a CCD chip where each pixel acts as small detector in an independent way. Secondly, the InSitu-SpotSampler was developed for measurement the reflectivity of growing (etched) thin film at one spot on the sample surface but in quasi-continual range of wavelengths (UV-VIS). The results achieved show the usability of this instrument for the in situ measurements of optical constants (index of refraction n, exctinction coefficient k, thickness d) over the whole sample area (cca 1.5 × 1.5 cm2) in a quasi-real time mode. Having this feed-back it is possible to control the deposition process in a more effective way.
The paper describes an improvement of electron-beam lithograph BS 600 working with a fixed accelerating voltage of 15 kV and a rectangular-shape variable-size electron beam. The system has undertaken an important upgrade during last few years. Main goal was to increase the resolution and the writing speed. Achieved parameters and characteristics of the system are described as well as few examples of prepared structures. and Článek popisuje úpravu původního elektronového litografu BS 600 pracujícího s urychlovacím napětím 15 kV, který prošel v posledních letech výraznou rekonstrukcí. Základní požadavky jsou kladeny na zlepšení rozlišení a zvýšení expoziční rychlosti. Kromě vlastností a dosažených parametrů jsou uvedeny rovněž příklady struktur vytvořených pomocí tohoto systému. Litograf je využíván pro přípravu masek, přímou litografii i realizaci reliéfních struktur. Pro kontrolu realizovaných struktur byl použit mikroskop s rastrující sondou a rastrovací elektronový mikroskop.