スパッタ形プラズマ源を用いた窒化鉄系高飽和磁化軟磁性薄膜の作製

1992 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 04650272
• 研究機関: 東京工芸大学
• 研究代表者: 星 陽一 東京工芸大学, 工学部, 助教授 (20108228)
• 研究分担者: 鈴木 英佐 東京工芸大学, 工学部, 講師 (60113007)
• キーワード: 窒化鉄薄膜 / 軟磁性薄膜 / 対向ターゲット式スパッタ法 / スパッタ形プラズマ源 / イオンビームデポジッション / 薄膜ヘッド

研究概要

bct構造を持つ窒化鉄(Fe_<16>N_2)は純鉄よりもはるかに大きな飽和磁化を示す物質として、さらに窒化鉄系薄膜は大きな飽和磁化と軟磁気特性を合せ持つ材料として、物理的にも実用的にも大きな注目を集めている材料である。しかし、いまだ所望の構造・磁気特性を持つ膜を大量に、かつ再現性良く作製する方法は確立されておらず、今後の重要な課題となっている。
本研究では、これらの窒化鉄膜を作製する方法として、イオンを直接基板上に堆積するイオンビームデポジッション法に注目し、筆者らが独自に開発した対向ターゲット式スパッタ形プラズマ源を用いた薄膜堆積法による膜形成法を検討している。
プラズマ引き出し法を従来の多口式から単口式に、さらにプラズマ収束磁界強度を従来の2倍程度に引き上げることにより、プラズマ源の動作ガス圧の低下(堆積槽内で10^<-5>Torr台)と、より大きな電流密度のイオンの引き出しを可能にした。さらにこのプラズマ源を用いた膜の堆積から、(1)イオンエネルギーの増加は結晶粒の成長を抑制する。(2)通常のスパッタ法とは著しく異なる結晶構造の膜が形成される。(3)イオン量の減少は結晶粒の成長を促進する。などのことがらが明らかになってきたものの、中性粒子とイオンの分離、イオンのエネルギー制御などの点でまだ問題を残しているとともにFe_<16>N_2相の堆積については、いまだ実現することができていない。
現在、スパッタガスとしてNe、Ar、Kr、Xeなどの各種希ガスを用いる方法の検討、MgOなどの単結晶基板の検討、計算機シミュレーションによる薄膜堆積過程の検討などによる窒化鉄系薄膜の作製に関する検討を進めるとともに、イオンを堆積させる方法についての、より詳細なデータの蓄積を進めている。

研究成果

• [文献書誌] Y.Hoshi,and M.Naoe: "Suppression of crystal growth by the addition of Zr,Nb,Mo and Ta in Fe-N/Si-N multilayer films" Proceedings of the 6th International Conference on Ferrites. (1993)
• [文献書誌] Y.Hoshi,D.E.Speliotis,and J.H.Judy: "Deposition of barium ferrite films on carbon substrates by facing target sputtering" Proceedings of the 6th 'International Conference on Ferrites. (1993)
• [文献書誌] Y.Hoshi,T.Tezuka,and M.Naoe: "Angular distribution of particles sputtered from multicomponent oxide target" Proceedings of the 6th International Conference on Ferrites. (1993)
• [文献書誌] Y.Hoshi,D.E.Spoliotis,and J.H.Judy: "Annealing synthesis of Ba ferrite films deposited by facing farget sputtering(FTS)" Proceedings of the 6th International Conference on Ferrites. (1993)