反応性交互イオンビームスパッタ法による超構造磁気光学薄膜の合成

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08650377
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Research Institution: Nagoya Institute of Technology
• Principal Investigator: 奥田 高士 名古屋工業大学, 工学部, 教授 (60233459)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 安達 信泰 名古屋工業大学, 工学部, 助手 (90262956) ; 大里 齊 名古屋工業大学, 工学部, 助教授 (20024333)
• Keywords: 反応性交互イオンビームスパッタ法 / 多結晶化ビスマス鉄ガ-ネット / 多結晶ガドリニュウムガリュウムガ-ネット / 複合膜 / コバルトフェライト / 単結晶ビスマス鉄ガ-ネット / 四面体位置コバルト2価イオン

Research Abstract

(1)Bi_3Fe_50_<12>(BIG)純物質の非エピタキシャル結晶成長の研究
本研究者は非平衡物質BIGがガ-ネット単結晶基板上に直接エピタキシャル成長法によってのみ合成可能であり、多結晶Gd_3Ga_50_<12>(p-GGG)ガ-ネット層を下地とすると多結晶BIG(p-BIG)が成長させられることを報告している。GGGは結晶化温度が高いので、通常真空中でスパッタ蒸着により得られる非晶質膜を空気中で熱処理して結晶化させている。真空中500℃で熱平衡相ガ-ネットが結晶化されれば連続プロセスでガラス基板上にp-(GdBi)_3(FeGa)_50_<12>を形成し、それを下地層としてp-BIGが合成できるはずである。交互イオンビームスパッタ(RAIBS)法によりGGGとBIG組成ターゲットをスパッタすると、Gd,Bi,Fe,Ga原子が原子レベルで均一に混合され、スパッタ時間比率(R)を変えればGGGとBIGとの固溶体の組成比を連続的に変えられる。結晶化温度はBi/Gd比を増やすと500℃まで低下することが知られている。スパッタ時間と比率を最適化すると500℃でガ-ネット相が形成された。FeがGaに置換されたため磁化と光吸収係数が低下し、基板層として望ましい特性を示した。これを下地としてBIGが合成されることを確かめた。
(2)BIGを主相とする複合化膜の研究
BIGの磁気および光学特性を変調する目的でCo系酸化物との複合化をRAIBS法により試みた。Co0とBIG組成ターゲットのスパッタ時間とRとをパラメーターとした。Co0とBIGの単独スパッタではCo_30_4(Sp)相とBIG(G)相とが生じた。Co0スパッタ比率を増すとG相が検出されなくなり、飽和磁化は極大を示した。Sp相も検出されない。磁気光学スペクトルの測定により四面体位置のCo^<2+>の存在が確かめられた。波長633nmと1.5μm付近で測定したFaraday loopから異なる保磁力の値が得られた。Co^<2+>は微細なCoFe_20_4粒子としてBIG中に分散していると推定された。

Research Products

• [Publications] Okuda,Takashi: "In situ Growth of polycrystalline Bismuth Iron Garnet Films on QuartzGlass Substrate" Journal de Physique,. (accepted).
• [Publications] Okuda,Takashi: "Magnetic and Optical Studies of Co-doped Bismuth-Iron-Garnet Films" Journal de Physique,. (accepted).