液体窒素温度成膜法による薄膜ヘッド用高飽和磁化軟磁性薄膜の開発

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13650357
• Research Institution: Tokyo Polytechnic University
• Principal Investigator: 星 陽一 東京工芸大学, 工学部, 教授 (20108228)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 清水 英彦 新潟大学, 工学部, 助手 (00313502) ; 鈴木 英佐 東京工芸大学, 工学部, 助教授 (60113007)
• Keywords: スパッタ / 軟磁性薄膜 / 低電圧スパッタ / 高飽和磁化 / パルスプラズマ / 低温成膜 / 純鉄膜 / Fe-Co合金

Research Abstract

本研究では、高飽和磁化軟磁性薄膜材料め開発を目的として通常のスパッタ法に比べて極めて低い電圧でスパッタする低電圧スパッタ法、液体窒素温度での膜堆積法、パルス電源により発生させたプラズマを用いたスパッタ法等を組み合わせた、新しいスパッタ膜堆積法を開発するとともに、これを用いて優れた軟磁気特性を持つ膜を実現することを試みている。今年度は、上記研究を推進するための準備としてまず、通常のマグネトロンスパッタ装置に54.24MHzの高周波電源からも電力供給ができるようにすることによって、100V以下の低電圧でもスパッタを可能とするとともに、100kHzまでの周波数およびパルス幅を可変できるパルス電源を購入して、パルスプラズマの生成、デュアルスパッタ等の技術を使った成膜も可能とした。
低電圧スパッタ装置を用いて純鉄薄膜の作製を試みた結果、プラズマ密度を増すことにより100Vの低電圧でも数十nm/min以上の堆積速度での成膜が可能であり、かつプラズマ密度を上げて低電圧で膜の作製を行うことにより、結晶性の良好な純鉄膜が作製できることが明らかになった。この結果は低電圧でのスパッタにより、数百eVの高エネルギー粒子による基板衝撃が抑制され、結晶性の良好な結晶粒の成長が促進されることを示唆している。低温成膜と低電圧スパッタを組み合わせた方法による膜の作製は現在調査中であるが、従来法と比べてより軟磁気特性に優れた膜の実現が期待できる。
今後はスパッタ純鉄膜の堆積過程を明らかにするとともに、作製条件の最適化を行い、より低保磁力で磁歪が5x10^<-6>以下の軟磁性鉄薄膜を実現する。さらに窒素やCなどの微量添加により軟磁気特性の改善や高安定性を実現するとともに、純鉄より大きな飽和磁化を持つFe-Co系軟磁性薄膜についても検討を進めていく予定である。

Research Products

• [Publications] Wataru Seiko, Yoichi Hoshi, Hidehiko Shimizu: "Fe and Fe-N films sputter deposited at liquid nitrogen temperature"Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 235. 196-200 (2001)
• [Publications] Yoichi Hoshi: "New sputter-deposited process for the formation of thin films with desired structure for magnetic recording"Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 235. 347-353 (2001)
• [Publications] Y.Hoshi, T.Kiyotaka: "ITO thin films deposited at a low temperature by using a kinetic energy controlled sputter-deposition technique"Thin Solid Films. (in print). (2002)
• [Publications] 清水英彦, 星陽一, 川畑州一: "偏光解析法を用いたAgスパッタ薄膜の初期成長過程の考察"電子情報通信学会誌. J85-C(印刷中). (2002)