アモルファス基板上の単結晶エピタクシャル成長技術の開発と磁性薄膜材料への応用

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09555205
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 高梨 弘毅 東北大学, 金属材料研究所, 助教授 (00187981)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 荒木 悟 TDK(株), 開発研究所, 研究主任 ; 宝野 和博 科学技術庁, 金属材料技術研究所, 研究室長 ; 藤森 啓安 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (60005866) ; 三谷 誠司 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (20250813)
• Keywords: アモルファス基板 / エピタクシー / 磁性薄膜 / シード層 / バッファ層 / 人口格子 / 単原子層積層制御

Research Abstract

本研究では、アモルファス基板上に、結晶配向性の制御された単結晶状のエピタクシャル膜を成長させる技術を開発し、それを実際に磁性薄膜材料の作製に応用することが目的である。特に、我々がこれまでに研究してきた単原子層積層制御によるFeAu規則合金の合成をアモルファス基板上でも試み、構造や磁気特性を単結晶基板上の場合と比較し、アモルファス基板上でも単結晶基板上と伺等の磁気特性が現れる作製条件(シード層、バッファ層の選択も含む)の探索を行う。昨年度は予備実験として、単結晶基板上に成長させたFe/Au人工格子において、0.1原子層以下の高精度の層厚制御が可能であることを示したが、本年度はそれに引き続いて、Feが名義上1原子層以下の層厚を有する人工格子を作製し、Au上のFeの成長と磁気特性との関係を調べた。その結果、FeはAu上で2次元クラスター状に成長し、人工格子はFe層厚がちょうど1原子層のときと同様に、強い垂直磁気異方性を示すことがわかった。
また今年度は、良好なバッファ層を得るために、アモルファス基板上にMgO(001)高配向膜の作製を試みた。デモルファス基板としては石英基板を選び、その上にMgOをイオンビームスパッタ法を用いて室温で200nm蒸着した。その結果、イオンビームの加速電圧が高いほど(001)配向の強いMgO膜が得られることがわかった。さらに、800℃の真空熱処理で(001)配向がより強くなることがわかり、配向性の制御に熱処理が有効であることも示された。今後は、MgO高配向膜形成のスパッタ条件を最適化し、その上にFe/Au人工格子の作製を試みる。

Research Products

• [Publications] K.Takanashi: "Magenetooptical Kerr effect in Fe/Au superlattices modulated by integer atomic layers" J.Magn.Magn.Mater.177-181. 1199-1200 (1998)
• [Publications] 氷見清和: "非整数原子層原子層交互蒸着Fe/Au人工格子の構造と垂直磁気異方性" 日本応用磁気学会誌. 22・4-2. 585-588 (1998)
• [Publications] K.Sato: "MAGNETO-OPTICAL SPECTRA IN Fe-Au SUPERLATTICES MODULATED BY NON-INTEGER ATOMIC LAYERS" J.Magn.Soc.Jpn.22・S2. 193-196 (1998)
• [Publications] Z.J.Wang: "FMR investigation of magnetic anisotropies in Fe/Au superlattices" J.Magn.Magn.Mater.188. L269-L274 (1998)
• [Publications] H.Nakajima: "Thermal Stability and Interdiffusion in Artificial L1_0-type Ordered AuFe Alloy Fabricated by Alternate Monatomic Deposition" Mater.Trans.JIM. 39・12. 1180-1184 (1998)
• [Publications] A.Yoshihara: "Spin Wave Modes in Fine Layered Structures of Fe and Au" J.Magn.Soc.Jpn.23・1-2. 161-163 (1999)