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

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08650377
• 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: 反応性イオンビームスパッタ法 / 多結晶ビスマス鉄ガーネット / 熱処理結晶化 / 結晶粒制御 / ファラデーヒステリシス曲線 / コバルトフェライト / 界面交換結合 / 複合膜

Research Abstract

(1) 物質Bi_3Fe_5O_<12>(BIG)の非エピタキシャル結晶成長の研究
BIG多結晶はガーネット構造をもつ緩衝層を設けることにより非晶質基板上に成長させることが出来る。BIG多結晶の応用には結晶粒の形状やサイズの適正化が必要であるが、それらは緩衝層の結晶粒の形状やサイズに支配される。緩衝層としてGd_3Ga_5O_<12>(GGG)を検討した。GGGは反応性イオンビームスパッタ法で堆積した非晶質膜を2段階熱処理プロセスにより結晶化させた。粒径は非晶質膜の厚さに顕著に依存することが分かりGGG層厚を10nmとすると粒径を20〜30nmまで小さくすることが出来た。これを下地層とすることによりBIGの粒径を80〜100nmに制御することが出来た。
(2) BIGを主相とする複合化膜の研究
BIGの磁気および磁気光学特性を変調する目的で、Coイオンドーピング効果を調べた。膜はBIGターゲット(T_1)とCo源(CoO,COFe_2O_4、Co金属)ターゲット(T_2)を用いて反応性交互イオンビームスパッタ(RIBS)法により作製した。膜はCo源の種類によらず磁気的に硬いCoスピネルと柔らかいBIGとの複合膜となり、BIGへのCoの置換量は無視できるほど少ないことが分かった。BIGとCoスピネルの間には界面交換結合が生じ、ファラデー履歴曲線の逆転現象として観測された。結合強度はT_1とT_2のスパッタ時間比率Rに敏感に依存した。BIGとCoスピネルの磁気的状態は波長の異なる光の磁気光学効果により同時にモニターすることができるCo^<2+>-Ge^<4+>置換組成ターゲットを用いて作製した膜は磁化およびファラデー回転閣のCo濃度依存性からBIG格子の[a]位置にCo^<2+>の80%が置換されることが分かった。

Research Products

• [Publications] Okuda,Takashi: "Effect of Co-doping on magnetic properties of Bi_3Fe_5O_<12> garnet films" J.Magn.Soc.Jpn.22,No-S1,. 132-134 (1998)
• [Publications] Okuda,Takashi: "Magneto-optical properties of Co doped Bi_3Fe_5O_<12> garnet film" Mat.Res.Soc.symp.proc.517,. 493-498 (1998)